采访威廉·墨菲博士,教授,生物医学工程,骨科及康复,和主任,干细胞与再生医学中心,威斯康辛大学。
墨菲博士告诉我们一点关于他的职业和他的实验室的工作是做开发生物材料和帮助推动再生医学领域。
问:你是如何成为对科学特别是干细胞研究感兴趣吗?
WM:就像许多科学家,我一直对科学感兴趣,因为我是一个年轻的孩子。我一直是迷人的世界是如何工作的,特别是在自然界存在的各种精致的模式。我一直特别感兴趣的材料,自然会产生,通常具有属性,我们可以试着模仿人工创造的“生物材料”。我对再生医学生物材料最终让我的兴趣,其中包括试图再生人体组织理解和治疗人类疾病。结合生物材料与干细胞尤其强大,由于干细胞能够产生人体组织,和生物材料可以帮助提供人体组织的建设蓝图。
我:你的一些最有价值的成果到目前为止?
WM:最有益的工作我们已经完成的工作是最接近影响病人。在一个领域,我们已经开发出可以植入医疗器械缺陷,随着时间的推移,溶解,取而代之的是新的,功能组织。一个例子是一个类的3 d打印聚合物“支架”,可以放在大骨缺陷和促进骨再生。这些设备是FDA批准对于某些应用程序,并正在开发临床产品在多个临床治疗骨缺损区域。在另一个领域,我们已经开发出人类tissues-on-a-chip微小,可用于发现新的药物和测试可能的环境毒素。通常科学家使用动物,如老鼠来测试新的药物或潜在的毒素,显然人类与老鼠不同。我们的一些人类tissues-on-a-chip最终可能取代老鼠和其他动物,和让我们发现更快更好的药物。
问:你能告诉我们关于你的实验室的主要研究方向?
WM:我们正在开发生物材料理解和控制干细胞的行为。一个焦点领域是“为”,我们用生物材料作为工具来更有效地产生细胞,可能是有用的新药物。另一个焦点领域是再生医学,我们植入生物材料和设计控制新的组织再生。
问:当前单元格的局限性是什么制造过程?
WM:重现性、可伸缩性和成本。一些疾病会要求我们提供数十亿细胞每个病人,所以它不是不可想象的,我们将需要能够生产billions-trillions特定的细胞类型。明显的细胞需要在每个生产过程相同,和成本需要最小化。另一个绝对是至关重要的,也许是被低估了,是交付。许多的研究迄今为止只包括执行细胞注射到血液中,希望他们会去伤害或疾病。如果我们能更有效地提供治疗细胞可能完善临床试验的成功。
问:你能告诉我们关于您的实验室的生物材料和干制药正在创造改善这个过程?
WM:我们正在开发定制生产的生物治疗细胞和组织。一个技术平台是定制的水凝胶,这是类似于一致性果冻但显然非常不同的化学组成。我们可以设计水凝胶有正确的属性来鼓励干细胞繁殖,分化成其他有用的细胞类型,或组装成人体组织。一个例子是一个水凝胶,允许组装人类干细胞的血管网络。另一个技术平台包括使用含生物材料提供基因的细胞。我们可以连接细胞内部,从而制造细胞,有特定的属性。一个例子包括交付可以“re-program”细胞的基因从一个病人的皮肤细胞疗法。我们的目标是能够把细胞从一个病人和操纵他们创建新的药物无法治疗的疾病。
问:什么影响这项技术能在再生医学领域吗?
WM:我们可以使在再生医学生物材料。他们可以让公司更有效地生产和提供细胞,这将使这些治疗方法更实用。他们还可以提供其他更有效的生物制剂,包括小分子,多肽、蛋白质、RNA和DNA。这些方法将使我们能够以新的方式“激活”组织再生。
问:你有什么未来的工作计划?
WM:有很多从我们最近的工作方向扩展。细胞制造可以缩放和各种创新方式的控制,甚至我们的一个最近的方法使用biofunctionalized植物作为支架制造人类干细胞。另一个特别令人兴奋的领域是在疾病建模。有发育障碍,如自闭症谱系障碍,不容易理解。我们可以用我们人类brain-on-a-chip模型来了解更多关于这些条件,并最终有助于开发新的药物治疗的条件。最后,一个迅速崛起涉及改变patient-derived组织成不同的,和更有用,治疗组织。例如,我们正在将常见的血液凝块转换为功能性骨和软骨组织。得到治疗的想法直接从病人治疗(而不是从捐赠者)有明显的优势。
