微流体环境培育干细胞走向商业化之旅

“干”细胞的名称来自植物茎，尽管它们的体型很小，但却能够生产花，叶，枝，果实，蔬菜和巨大的树木。同样，干细胞虽然是微观的，却有可能发展成不同的身体部位 - 修复或替换患病或受伤的细胞。干细胞可以分化，这意味着它们可以成为视网膜或胰腺细胞，皮肤细胞或胫骨细胞，特定于鼻子或脚趾的细胞。干细胞由支持血管的微流体环境和其他流体的通道维持。干细胞的微流体环境影响着它将成为什么样的身体部位的决定。

新的研究表明，微流体因素也可能决定干细胞是否受到压力。观察到在放射治疗的应激下生长和发育的干细胞不同于在低应激环境中发育的干细胞 - 即没有辐射。最近的一项动物研究表明干细胞可能能够在自身的“正常生长”版本之间切换到“压力下生长”版本，如果这是身体需要的话。

加州大学洛杉矶分校广泛干细胞研究中心的John Chute博士和血液学/肿瘤学教授研究了正常生长干细胞的微流体环境与应激下生长干细胞的微流体环境之间的差异。Chute团队的目标是阐明为什么正常生长细胞可以转变成压力下生长细胞，正如最近的Cell Stem Cell 文章所  报道的那样。在一份新闻稿中，Chute观察到“尽管发生了转变，但改变的原因还是个谜。”

放射和化疗等治疗会使人体血液形成细胞受到危险的压力和消耗。干细胞治疗的压力增长版本可能能够比正常生长版本更好地治愈这种消耗。新发现引发了一些问题，即是否有可能预测干细胞的应激水平，并为辐射患者提供最有效的干细胞治疗，以加速康复。

就像土壤养分维持植物茎一样，干细胞周围的微流体环境也会滋养它们。根据Chute的说法，“在干细胞研究中，两个重要的问题是，'调节干细胞的微环境细胞是什么？' “他们是如何做到的？”美国国立卫生研究院的科学家们一致认为：“微流体学提供了一种系统的方法来研究干细胞的决策过程。”此外，基于培养它们的微流体分析干细胞“可以以更深入，更广泛的方式完成”，而不是没有它们。美国国立卫生研究院的科学家们还观察到，最终他们的微流体复杂性可以预测干细胞将如何成为一个特定的身体部位。为了准确了解身体部位分化是如何发生的，微流体分析是必要的。

这种必要性在努力找出如何在正常生长和压力下生长的干细胞之间进行转换时更为明显。对癌症治疗恢复的可能影响可能是巨大的。这种影响支持了行业分析，即2016年全球评估价值47.6亿美元的微流体市场到2025年将增长到124.5亿美元。

数字讲述了这个故事。随着全球日益增加的疾病负担，汹涌澎湃的生物技术部门将推动市场增长。例如，根据2017年世界卫生组织的数据， 2014年全球糖尿病患者人数估计为4.22亿 - 微流体进展有助于创新的糖尿病治疗。

研究目标的无限前沿也指向许多方面的增长，从干细胞应激水平到脑细胞，纤维化和骨关节。目前，一些开发用于大脑研究的干细胞的新公司 - 可以为工业界和学术界的科学家提供 - 正在赢得客户，因为许多设施本身没有资源产生神经干细胞。新公司将干细胞类型组装到微流控芯片上，复制人体组织，并预测生理过程。由于他们的新生产挑战得到了解决，这些公司将在短时间内开发和交付。

据“ 金融时报 ” 最近的一篇文章报道，加拿大的基因组学应用伙伴计划（GAPP）支持专门用于弥合研究与商业化之间差距的合作，现在正在资助650万美元的微流体项目，以开发纤维化治疗。根据美国国立卫生研究院的科学家们的说法，骨关节和软骨修复的局限性促进了软弱软骨干细胞治疗的发展，这项工作依赖于“微流体技术”。

关于微流体商业化的预测包括2016年美国有超过1550万癌症幸存者，到2026年这个数字可能超过2000万。大约700万美国患者进行了骨骼治疗，如髋关节或膝关节置换术。到2030年，美国与软骨相关的膝关节置换手术预计每年将达到350万次。全世界有超过70,000人患有囊性纤维化。

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