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在很大程度上复制了人类自然心脏的形式和功能

时间:2019-08-08    点击量:

合乐

  作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心,建院以来,中国科学院时刻牢记使命,与科学共进,与祖国同行,以国家富强、人民幸福为己任,人才辈出,硕果累累,为我国科技进步、经济社会发展和国家安全做出了不可替代的重要贡献。

  中国科学技术大学(简称“中科大”)于1958年由中国科学院创建于北京,1970年学校迁至安徽省合肥市。中科大坚持“全院办校、所系结合”的办学方针,是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理与人文学科的研究型大学。

  中国科学院大学(简称“国科大”)始建于1978年,其前身为中国科学院研究生院,2012年更名为中国科学院大学。国科大实行“科教融合”的办学体制,与中国科学院直属研究机构在管理体制、师资队伍、培养体系、科研工作等方面共有、共治、共享、共赢,是一所以研究生教育为主的独具特色的研究型大学。

  上海科技大学(简称“上科大”),由上海市人民政府与中国科学院共同举办、共同建设,2013年经教育部正式批准。上科大秉持“服务国家发展战略,培养创新创业人才”的办学方针,实现科技与教育、科教与产业、科教与创业的融合,是一所小规模、高水平、国际化的研究型、创新型大学。

  《中国科学院院刊》(中文版)是中国科学院主办的以战略与决策研究为主的科技综...

  《科学通报》是自然科学综合性学术刊物,力求及时报道自然科学各领域具有创新性...

  覆盖数学、物理、化学、生命科学、地球科学、信息科学、技术科学与天文学等学科...

  研究人员在一项新的研究中展示了一种新颖的“FRESH”3D生物打印方法。他们研发了一种用胶原进行3D生物打印复杂、高分辨率结构的新方法。胶原是许多人类组织中的主要细胞外构材。这种方法克服了限制性的技术障碍,用胶原3D打印复杂的心脏结构和组织,在很大程度上复制了人类自然心脏的形式和功能。

  尽管3D打印技术潜力很大,但该技术在生物医学中的广泛应用通常都会受到技术性限制,其中包括不良的组织保真度和低下的打印分辨率。同样的,用活细胞打印或创建诸如胶原等软性生物材料虽被证明颇为困难但仍然是人们追求的目标。

  Andrew Lee和同事在此描述了一种直接进行胶原3D生物打印的新方法。作者研发出一种“自由形式悬浮水凝胶可逆性嵌入”3D生物打印技术的改良版二次迭代(FRESH v2.0),它利用pH的快速改变令喷出胶原的固化得到精确控制。这种方法能创建复杂的结构与功能性组织架构,后者能以高达10微米的打印分辨率嵌入活细胞或复杂的脉管系统。

  Lee等人用这种方法来设计并3D打印完全源自胶原和人类细胞的功能性人类心脏部件,其中包括心脏组织、有收缩性的心室甚或新生儿心脏。生物打印心脏的验证研究准确再现了病人特异性的MRI解剖结构,而用人类心肌细胞打印的心脏组件实现了高级的收缩功能。在相关的《视角》文章中,Queeny Dasgupta和Lauren Black III回顾了过去在3D生物打印中的进展,并对Lee等人的工作对未来展现的“前所未有的希望”进行了评论。

  研究人员在几十年前的冷冻鱼中发现了在人类世中对人类活动做出快速演化性适应的基因根源。研究人员说,类似的特征(至少在他们所研究的鱼中)可通过高度趋异的基因途径而产生。Christian Jorgensen和Katja Enberg在一则相关的《视角》文章中写道:“有趣的是,在某个群体中强力增加的基因却在另一群体中没有变化。这种情况支持这样一种观点,即从基因角度上说,有多种通往罗马的途径。”

  越来越多的证据显示,人类所诱发的环境改变产生了强大的选择压力,导致许多物种发生快速且明显的演化性改变。例如,全球渔业活动所引发的选择性压力导致许多商业捕捞物种的生长速度和繁殖时间发生明显变化。这些变化通常会发生于区区几个世代内。

  然而,人们对令这类快速性适应成为可能的基础遗传学仍然知之甚少。声称能预测演化性改变的观点有两种;其中一种观点提出,某个物种的DNA是通过长久的细致演化补缀而产生的,而另外一种观点提出,某个物种如今基于遗传的特征可能受到数百个基因共同影响。

  Nina Therkildsen和同事重新审查了一个近20年之久的研究,后者模拟了在数个世代中对数千种小型大西洋银边鱼进行密集捕捞并发现其整体生长速度发生明显的演化性改变。Therkildsen等人对自那以后冷冻的实验用银边鱼的基因组进行了测序,并对与鱼的体型大小改变相关的基因组变化进行了追踪。

  结果显示,所观察到的银边鱼体型的快速衰减是通过两种截然不同的多基因机制产生的。作者在数百个与野生环境中生长变化有关的无关联基因内观察到了许多小型的平行性改变。然而,其他的实验证明,在大块的紧密关联的基因中有大的改变,后者可在某些基因组位点导致重大变化。

  在一则相关的《视角》文章中,Christian Jorgensen和Katja Enberg就这一发现如何与这两种声称能预测演化性改变的观点相符进行了解释。