PNAS：知名華裔學者跨界人造器官

　　美國德州大學的生物學家與機械工程師合作成功控制了生物膜的褶皺性形成，向人造器官邁進了重要一步。該研究發表在美國國家科學院院刊的網站上，揭示了細菌形成生物膜三維結構的機制，為人們提供了細胞、組織和器官形成的基礎信息。

　　“要創造人造器官，關鍵在于了解細胞自我組織的機制，”該研究的作者之一，德州大學著名華裔教授魯紅兵(Hongbing Lu)介紹道， “我們發現細胞死亡是生物膜形成褶皺的原因，而且細胞越硬褶皺就越少。”魯紅兵教授是納米力學的專家，他于1988年獲得北京清華大學機械工程碩士，1997年獲得加州理工大學航空學博士，是達拉斯德州大學機械工程系的首任主任，他于2009年當選美國航空航天學會的通信院士(Associate Fellow)。

　　器官形成是不同細胞組織起來的結果。人們發現細胞及其外環境的累積會形成薄薄的生物膜，而這些生物膜呈現褶皺樣的三維形態。在細胞組成3D宏觀結構的過程中存在怎樣的相互作用和機械力機制，人們對此并不了解。

　　文章資深作者，加州大學圣迭戈分校的Gürol Süel博士及其同事注意到生物膜褶皺形態中的死亡細胞，于是他們與魯教授合作來研究細胞死亡和褶皺的先后關系。

　　研究人員通過研究枯草芽孢桿菌Bacillus subtilis形成的生物膜褶皺，發現了局部細胞死亡影響機械力從而導致褶皺形成的模式。研究人員敲除了生物膜發展涉及的基因，并結合數學模型進行研究，研究顯示決定細胞死亡位點的是細胞外基質ECM。研究人員發現，生物膜中一群細胞一同死亡導致褶皺形成，而且生物膜的硬度影響著褶皺形成。這一重要發現點明了生物學與機械力的共同作用，形成了構建組織或器官結構的首個理論基礎。

　　“控制生物膜的軟硬有許多途徑，然后你要做的就是控制褶皺產生，并決定這些細胞所形成的最終結構，”魯教授說。

　　研究人員利用枯草芽孢桿菌形成生物膜，通過控制細胞死亡的位點，成功建立了人工褶皺模式，證明了他們的理論。“枯草芽孢桿菌與其他細胞有許多相似之處，”Lu說。“了解枯草芽孢桿菌形成生物膜的機制，等于開啟了一扇通向高等生物研究的大門。

　　魯教授介紹，他們下一步將利用更高等生物的細胞來建立更具組織性的3D結構。研究者們認為，通過控制細胞死亡來形成人造3D結構，是日后利用細胞構建宏觀結構的基礎。