晶片上的細胞聊天室
晶片上的奈米凹槽可指揮幹細胞的運作
撰文╱蔡宙（Charles Q. Choi）
翻譯／蔡宛玲


幹細胞可以依照身體的指示，轉化為具有各種功能的細胞。可惜，科學家到現在為止還無法確實掌握這個機制運作的精髓。最近美國史丹佛大學的研究人員利用微小的幹細胞「聊天室」，將有可能破解其中運作的密語。

自然的環境中，在各種特定的時期，幹細胞四周的鄰居會在確實的位置釋放化學訊息，以便引導這些幹細胞發育成為特定的細胞形態。可是，現在的研究人員多半只是將細胞隨意浸在這些化學物質中，如同失控的啤酒狂飲派對；而身體中幹細胞的發育運作，則比較像是高貴時尚的雞尾酒會。




矽晶片的凹槽陣列可以縮小至奈米規格，希望能在這些小孔中培養幹細胞。

為了解開這個過程中最不清楚的「位置」、「時間點」和「識別」的迷團，史丹佛大學的材料科學家米洛許（Nicholas A.Melosh）和同事，重建了幹細胞自然的生存空間。他們利用微小的矽晶片，在每個幹細胞的四周製造了約1000個凹槽，每個寬度只有500奈米。每個凹槽中可裝一阿升（等於10-18公升）的液體，約等於細胞分泌物的量，並且用和細胞膜組成成份相同的雙層脂膜，將凹槽封住，以極微弱的伏特電力在脂膜上穿孔。米洛許表示，這樣的做法是為了讓「研究人員在細胞發育的過程中，想要在特定時間點注入化學物質時，只要按下那個開關就成了。」這個研究團隊目前正致力於培養從成體脂肪細胞所衍生的幹細胞。

加州理工學院負責科技移轉的主任沃夫（Richmond Wolf）也指出，除了利用生長因子之外，研究人員正致力發掘其他引導幹細胞的方式。他所指的是利用RNA干擾（RNAi）來抑制基因的表現。




看來幹細胞並不受矽晶片的干擾，很順利的生長在其表面上。細胞染色後呈紫色。

米洛許希望能夠利用他們的新發明，將幹細胞一層一層的培養成為組織。這樣的做法可以培養出複合的組織，例如一邊長出骨骼，而另一邊長出肌腱。米洛許指出：「現在如果肌腱斷裂，必須想辦法重新固定到骨頭上去。目前還無法培養出骨頭和肌腱之間的連接層。」現今的目標是希望能將人工培養的肌腱組織自然的附著到人體上。

現在比較擔心的是，凹槽中的化學物質會與雙層脂膜的脂質產生反應。研究人員希望能以不會產生反應的金膜來取代雙層脂膜，必要的話可以用電流將之溶解。用於穿孔的電流有可能會影響幹細胞，米洛許說，他們現在已經可以用把孔洞深埋的方式，將電場與細胞的之間的距離拉長。

依照米洛許的預測，這種生物晶片裝置可由一般的電子產業製造，在5~8年產品便可以上市。但他和研究團隊在這之前，需要使用這個裝置做實驗。米洛許另外也表示：「如果一切順利的話，我們應該可以開始在明年看到實驗專用的產品問世」。

【本文出自科學人2005年10月號】
http://sa.ylib.com/news/newss...No=752&CL=39