時間短、易取得、成本低 有助再生醫學 麵包當支架 養出人類肌肉

編譯/韋士塔 |2021.01.16
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編譯/韋士塔

再生醫學生物工程的新興領域之一,是利用支架(scaffold)培育人類或動物的細胞。到目前為止,用於培育活體細胞的支架,主要材料是膠原蛋白,但科學家正嘗試運用麵包結構的多孔特點,讓麵糰製品成為培養細胞的支架,一旦可行,將能大幅降低研究和醫療成本。

加拿大渥太華大學的研究員裴林( Andrew Pelling)表示,在支架上生長的細胞組織,可在許多生物醫學領域應用,包括恢復受損的組織、人工皮膚等;另外,在實驗室培育的人造肉,也是近來的熱門研究領域。

除了傳統的膠原蛋白材料,以其他材質搭配3D列印技術的支架,也漸受重視。過去,科學家曾以小麥麵筋蛋白創造支架,並成功讓細胞生長。

裴林指出,研究團隊在新冠疫情封鎖期間,發現麵包的結構有成為支架材料的潛力,並據此展開研究。他們嘗試各種不同的麵包,經過消毒手續並以化學處理程序加強其結構,觀察哪種麵包最適合細胞生長。

歷經多次失敗後,研究團隊發現愛爾蘭蘇打麵包能讓人類的肌肉、皮膚和骨細胞附著,並成功增殖。裴林說:「人類和動物細胞能在這麼特殊奇怪的人工環境中生長,確實出乎我們原先的預期。先前的實驗一直失敗,直到使用愛爾蘭蘇打麵包才出現令人驚喜的結果,我們會繼續投入實驗,探索這項技術的各種應用方式。」

裴林表示,麵包通常由酵母製成,若用於製作支架,酵母細胞會干擾其他細胞的生長。然而,愛爾蘭蘇打麵包的配方中,用來增加麵糰中的二氧化碳,使麵糰膨脹、鬆軟的泡打粉(baking powder),卻能讓麵包產生研究人員需要的支架結構。

研究人員表示,他們提取愛爾蘭蘇打麵包的麵包屑作為支架;在培育細胞的2周期間,這種材料的支架結構保持極為完整,讓細胞得以順利增殖且保持活力。

研究報告指出:「愛爾蘭蘇打麵包的多孔結構,能讓細胞能夠自由遷移,讓這種麵包成為一種有吸引力的生物材料。」

此外,進一步的實驗結果還顯示,研究人員使用的愛爾蘭蘇打麵包材料支架,能培育多種哺乳動物細胞,包括纖維母細胞(fibroblast)、成肌細胞(myoblast)和造骨細胞(osteoblast)。

裴林表示,相較於以植物工程材料製作的支架,麵包材料有多項優勢;第1,製作麵包所需的時間較短;第2,麵包的成分相當容易取得;第3,這種材料和相關化學原料的成本,遠低於其他種類的生物材料。

其他研究者表示,佩林團隊研究的麵包支架,為再生醫學帶來廣泛應用的可能性。伍斯特理工學院(Worcester Polytechnic Institute)的研究員高德特(Glenn Gaudette)表示:「裴林團隊已提出令人振奮的初步成果,雖然仍須進一步研究才能確定麵包材料是否真的可以用來製造支架,但無論是否能實現目標,他們的創新思惟確實有助推動這個領域往新的方向邁進。」

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