人类细胞构建的骨髓模型有望替代动物实验，开启研究新篇章

我们身体的“造血工厂”由骨细胞、血管、神经和其他细胞类型等专门组织构成。现在，研究人员首次成功地在实验室中仅用人类细胞重建了这种细胞的复杂性。这个新系统可能会减少很多应用中对动物实验的依赖。

骨髓通常在背后默默工作。只有在出现问题时，比如在血液癌症的情况下，它才会受到关注。在这些情况下，了解我们身体里血液是怎么产生的，以及这个过程是如何出问题的，变得非常重要。

通常，骨髓研究在很大程度上依赖于动物模型和实验室中过于简单的细胞培养。现在，巴塞尔大学和巴塞尔大学医院的生物医学系的研究人员开发了一种完全由人类细胞构建的真实骨髓模型。这个模型不仅可能成为研究血液癌症的宝贵工具，还可能用于药物测试和个性化疗法，正如伊万·马丁教授和安德烈斯·加西亚·加西亚博士领导的研究团队在期刊Cell Stem Cell中所报道的那样。

骨髓结构和细胞多样性

骨髓并不是均匀的，它由几个专门的微环境组成，也称为“微环境”。一个对血液形成特别重要、与血液癌症对治疗抵抗力相关的微环境位于靠近骨表面。所谓的内皮微环境包括血管、骨细胞、神经和免疫细胞。到目前为止，还没有一个包含所有这些细胞成分的人类骨髓模型。

研究团队现在成功地创建了这样的模型。这个复杂组织的基础是由羟基磷灰石制成的人工骨结构，羟基磷灰石是骨骼和牙齿的天然成分之一。团队采用分子生物学方法将人类细胞重编程为多能干细胞。这些人工培养的干细胞可以根据环境中接收到的信号，产生不同类型的特化细胞。

研究人员将这些干细胞整合到人工骨结构中，并引导它们通过特定的分化过程，以可重复和可控的方式生成多种骨髓细胞类型。后续分析确认，这种三维结构与人类内膜小环境非常相似，而且比以往的系统更大，直径达到八毫米，厚度为四毫米。这个模型使研究人员能够在实验室中维持人类血液的形成长达数周。

替代部分动物实验的一个新进展

“我们通过小鼠研究对骨髓的工作机制有了很多了解，”伊万·马丁说。“不过，我们的模型让我们更贴近人类生物学。它可以作为研究健康和疾病状态下血液形成的众多动物实验的补充。”这与大学在可能的情况下替代、减少和改进动物实验的努力相一致。

这个系统未来也可以用于药物开发。“不过，出于这个特定目的，我们的骨髓模型可能有点大，”加西亚·加西亚解释道。“为了能同时测试多种化合物和剂量，这个模型需要被微型化。”

从长远来看，使用该模型来定义血癌的个性化治疗方案也是可以预见的，个体骨髓模型将通过患者的细胞生成，以测试不同的疗法，从而为每位患者选择最有效的治疗方案。然而，研究人员承认这也需要进一步的研究和开发。