新方法构建体外3D神经组织模型可按需控制其大小及形状

科技日报华盛顿12月11日电 (记者刘海英)在最新一期《美国国家科学院院刊》中,美国伊利诺伊大学厄巴纳—香槟分校研究人员报告称,他们开发出一种构建功能性体外神经组织模拟物的新方法,利用该方法构建的三维(3D)神经组织模型,不仅能保持神经组织的电生理活性,还可根据需要将模拟物制成不同形状的模型,以适应多种平台应用。

每逢清明、纪念日,周围民众以及来自海内外的游客都会自发来到昆仑关祭奠。近年来,吴伯雄、蒋孝严、郝伯村、郝龙斌等多位台湾知名人士也曾到访昆仑关,每年来此参访交流的台湾同胞近万人次,共同铭记历史,缅怀先烈。

杜致廉表示:“作为昆仑关战役亲历者家属,看到南宁市对昆仑关抗战历史如此重视,把昆仑关战役旧址保护、修缮得如此完好,我感到十分钦佩和欣慰。”

随后,年近八旬,坐在轮椅上的杜致廉在展厅内父亲的旧照及第五军介绍展示区留影,在昆仑关完成了一张“特殊”的父女合照。(完)

研究人员表示,他们的新方法有助于推动各种体外功能性神经组织模型的设计开发,进而提供更好的工具,帮助科学家更深刻地理解神经科学和各类神经疾病,推进疾病研究和新药开发。

“我相信父亲的在天之灵和牺牲在此的英烈定会知道,人们记得他们。我为父亲和国民革命军第五军全体将士视死如归、勇洒热血、不怕牺牲战斗到底的决心、勇气和精神感到骄傲!”杜致廉在见证了广西昆仑关战役旧址被中共中央台办、中国国务院台办授予“海峡两岸交流基地”牌匾后如是说。

1939年12月,侵华日军妄图切断当时中国大后方唯一畅通的国际交通线——桂越国际交通线,占领了昆仑关。国民革命军第五军军长杜聿明奉命率部主攻昆仑关。经过10余天的山地攻坚作战,中国军队以重大伤亡的代价,一举歼灭日军精锐第5师团21旅团,毙敌少将旅团长中村正雄及以下5000余人,取得昆仑关大捷。此役也是抗日战争进入相持阶段后,中国军队痛歼日本侵略者的一次重大胜利。

图为杜致廉向昆仑关战役博物馆捐赠的杜聿明将军使用过的手表。俞靖 摄

类人体组织结构的设计、模型开发对于生物医学研究和工程应用都非常重要。与2D模型相比,3D模型在概括组织结构和功能方面更精准、有效。如能根据需要控制要创建的3D组织模型的形状和大小,则更有助于相关研究和应用开发。但就体外神经组织模型来说,要做到这一点十分困难。

2005年以来,昆仑关战役遗址又发生了新变化,先后建成昆仑关战役博物馆,修缮了纪念塔、墓园等战役遗址,复修古关楼。

在研究过程中,研究人员先使用了小鼠胚胎干细胞进行实验,通过优化细胞播种方案,表征构建身体内部结构,重塑细胞外基质,验证构建体电生理活性等系列研究,获取实验数据。随后,基于这些实验发现,研究人员使用源自人类胚胎干细胞的神经元来制造模型,最终完成了多种形状的3D人类神经组织模拟物的构建。

“父亲与我们相处、交流的时间非常少。我对昆仑关战役的了解,大多都来自于书本。”杜致廉曾在书中看到,父亲在昆仑关大捷后对记者说,本军是民众的武力,民众是本军的父老,本军的胜利,其实也是民众的胜利。

“1994年,我与姐姐、姐夫第一次到访昆仑关后,让我感触最深的,是这里的民众非常了不起,他们都非常重视第五军的抗战历史。”杜致廉说。

2005年,杜致廉再次参访昆仑关。“当时很多当年的战利品等文物和一些史料,都是用玻璃柜装着摆放在露天给我们参观。听说其中不少是当地民众主动捐献给政府的,让我很是感动。”

神经系统的损伤是一种严重影响人们生活的疾病,而目前针对这类损伤,还没有一种特效性的疗法。因为神经组织包括数量极其庞大的神经元,而它们接受刺激、传导冲动和整合信息的能力,人类至今也不能说了解透彻。鉴于此,一个源自人类胚胎干细胞的神经元形成的3D神经模型,就具有无可比拟的研究参考价值,科学家可以从中更好地了解神经讯号传递、学习以及退化的复杂过程,最终在治疗中,实现对症下药。

此次伊利诺伊大学厄巴纳—香槟分校研究人员开发的新方法,使用了干细胞、纤维蛋白基质和3D打印模具。由水凝胶和纤维蛋白制成的毫米到厘米级结构,没有刚性支架,因此可以根据需要被制成多种形状。这种结构优势让模拟物具有了更大的应用空间,例如,将其放置在一个圆柱形玻璃棒上,在以前是很难做到的,但如果这个3D神经组织模型是环状的,就可以轻松达成目标。

图为杜聿明将军之女杜致廉(中)与父亲照片合影。俞靖 摄

临近中午时分,参加完祭奠活动的杜致廉在工作人员的陪伴下,进入昆仑关战役博物馆参观。走到展厅中段,杜致廉指着橱窗里一块杜聿明将军使用过的手表说,“这是2016年我与哥哥(杜致勇)捐赠给博物馆的。这是对父亲最好的纪念,希望后辈们能够铭记历史、珍爱和平。”杜致廉说。

“这是我第五次到访昆仑关,每次来感触都很多。”近日从台湾前来出席纪念昆仑关大捷80周年活动的杜致廉在接受中新社记者专访时如是说。