欢迎您登录科学中国人官方网站!!
新浪微博|网站地图|联系我们|旧版回顾
马玉菲:与干细胞科技筑梦同行

来源:  发布时间:2019-02-19

  ——记西安交通大学生物医学工程系副教授马玉菲


  □ 范国轩

 

  
  
  21世纪以来,材料学、生物力学、生物医学和工程学等多学科交叉融合,促进了生物材料、干细胞治疗以及组织工程的进步,为临床疾病防治提供了重要参考和解决方案。近年来,在国家行业利好政策的大力推动之下,我国的干细胞产业迎来迅猛发展。如今,干细胞已经被纳入我国“十三五”发展规划及中长期发展纲要中。
  将科研理想根植于干细胞微环境工程、干细胞标记探针开发及示踪研究和基于三维生物打印技术的组织再生及缺损修复研究等方向多年,马玉菲始终遵循着“理论基础—技术研发—应用推广”的学术思路,虽然年纪尚轻,但她全心致力于科研的理想始终笃定。多年来,她正是用自己对干细胞研究的执着与坚守,为将科研成果服务于人类健康的大业而不懈奋斗着......
  

科研

——始于理想与情怀


  为什么做科研?每个人都有属于自己的答案。在马玉菲看来:做科研需要一份情怀,若没有理想和情怀,很有可能在经历科研困境时,就丧失了热情。一路走来,这份情怀,始终伴随马玉菲左右。
  2005年,马玉菲考入北京化工大学生物功能材料系,从那时起就对生物材料产生了浓厚的兴趣。本科毕业后,马玉菲选择了国内生物材料领域著名学者、清华大学材料学院冯庆玲教授作为导师,以免试推荐直博生身份进入冯庆玲课题组开展生物矿化机理与仿生材料设计研究。在攻读博士学位期间,随着研究的不断深入,马玉菲迫切希望自己的研究成果能够服务于人类健康,从而更加坚定了今后从事生物医学工程领域科研工作的信念。
  博士毕业后,马玉菲于2014年7月加入西安交通大学生命科学与技术学院、仿生工程与生物力学中心(BEBC)从事科研工作。如今,她将研究方向聚焦在干细胞微环境工程及再生医学研究、干细胞标记探针开发及示踪研究这两个干细胞研究领域的热点问题,开始了全新的探索之路。
  在马玉菲的介绍下,记者了解到:干细胞具有自我更新和各向分化的潜能,因此在许多生物医学领域具有广泛的应用前景。目前,在世界范围内已经有很多干细胞治疗注册为临床试验,尤其是间充质干细胞(MSC),其临床试验数目从2007年起显著增加。尽管如此,干细胞疗法应用于临床疾病治疗仍然存在巨大的问题和挑战。近年来,越来越多相关研究表明干细胞微环境,包括邻近细胞、可溶性分子、细胞外基质和物理场等因素能够影响干细胞的命运。因此,构建和调控干细胞微环境对干细胞治疗的临床应用具有重要意义,而马玉菲团队的研究思路就是基于水凝胶材料并结合先进制造技术,通过构建干细胞微环境,调控干细胞定向分化进而促进组织再生,为临床疾病治疗提供理论和技术支持。
  现如今,干细胞疗法可以为多种疾病提供潜在的治疗方案。然而,限制其临床应用的重要原因之一在于缺乏长期有效标记干细胞的手段,追踪移植后干细胞的行为且不损伤其功能。因此,马玉菲团队研制了一种基于上转换纳米颗粒的非侵入式荧光探针。这种基于上转换纳米颗粒的荧光探针具有优异的生物相容性,并能够在间充质干细胞的整个分化周期内对其进行长期、稳定地追踪。该研究为开发基于镧系元素掺杂的上转换纳米颗粒荧光探针应用于干细胞标记和追踪提供了有效的实验数据,有助于理解干细胞治疗以及组织工程应用中干细胞命运决定的机理。
  

探索
——在项目研究中不懈前行


  从事科研多年来,马玉菲主持及参与了多项国家以及省部级科研项目。自2016年开始,她全心投入国家自然科学基金青年项目“基于生物打印技术研制生物活性可降解牙周缺损修复材料”的研究中,并通过探索实践,取得了一系列创新性科研成果。
  我国80%以上的成年人患有不同程度的牙周疾病。重度牙周疾病会引发牙齿支持组织破坏,牙槽骨缺损,并最终导致牙齿脱落,而其治疗的关键就在于修复已经破坏的牙槽骨。干细胞具有自我更新和多向分化的潜能,它在再生医学领域扮演着不可或缺的角色。干细胞行为及命运受到干细胞所处微环境的影响,而细胞外基质是干细胞微环境的重要组成部分,因此,亟待开发一种可注射牙周缺损修复材料作为细胞外基质模拟物,通过包裹干细胞进行牙槽骨缺损修复,从而达到治疗重度牙周疾病的目的。
  在这一项目中,马玉菲利用实验室自行开发的生物打印平台高通量的优势,构建了一系列具有材料组成梯度的牙周膜干细胞—水凝胶系统。在三维环境下,通过研究水凝胶材料组成对干细胞行为及命运的调控作用,筛选出最优复合水凝胶材料作为牙周膜干细胞外基质模拟物。体内实验结果也表明被筛选的复合水凝胶可以作为潜在的牙周缺损修复材料,有利于牙槽骨再生与重建。通过这项研究,马玉菲提出了一种基于生物打印策略,探讨干细胞—细胞外基质相互作用的新方法,为干细胞治疗的临床应用奠定了重要的理论基础。相关研究成果已作为封面文章在生物制造领域著名期刊Biofabrication上发表。
  除此之外,国内外的科研交流极大开拓了马玉菲的科研视野。多年来,马玉菲曾多次受邀参加世界生物材料大会(WBC)、国际组织工程与再生医学学会亚太地区会议(TERMIS-AP)和中国生物力学大会等国内外学术会议,并做学术报告。2016年9月—2017年8月,她还曾前往哈佛医学院/VA波士顿健康中心组织工程实验室进行为期一年的访问研究,与美国生物材料领域著名教授Myron Spector合作,在基于可注射水凝胶修复组织损伤的研究工作中打下了坚实的基础。
  

育人
——桃李不言下自成蹊


  “国家的科研工作需要一代一代传承下去。”马玉菲始终这样认为。参加工作4年来,马玉菲独立指导本科生4人,协助指导硕士生3人,博士生2人。作为一名高校教师,她一直在培养科研学子的道路上潜心前行着。
  在教学引领过程中,马玉菲认为:激发学生对科学研究的兴趣,培养学生独立思考的能力是指导研究生进行科学研究的关键。“有了兴趣之后,学生就有了十足的干劲,也愿意多学习,自然会不断掌握各种实验技能。”马玉菲说。而随着实验技能的不断提升以及一定的科研积累,学生就会逐渐对科研工作从有兴趣转变为有信心。在这个阶段,学生开始独立思考课题,并逐渐能够对课题提出新的问题和假设,并设计新的实验进行验证。有思考,才有创新,而创新便是科学研究的灵魂。
  阅读文献是进行科学研究的基础。在研究中,马玉菲也会亲自指导每一位学生阅读文献的方法,并教会他们如何批判性地阅读文献。最终,使学生们能够在发现某些研究不足的同时,获得对自己课题的启发。除此以外,马玉菲还会指导学生如何正确地记录实验结果,培养学生养成一种稳健扎实的实验记录习惯,为今后的科学研究提供有力保障。
  多年来在研究领域创新前行,携带着丰硕的科研成果,马玉菲于2018年10月顺利入围了第四届(2018—2020)“青年人才托举工程”项目。科学研究应着眼于长远的发展。目前,马玉菲还在与团队成员们一起围绕干细胞力学微环境、生物材料与组织工程开展系列研究工作。
  科技发展瞬息万变,对于研究领域的未来,马玉菲及其团队成员们始终抱有积极乐观的心态。为了那份将科研转化成果服务于人类的健康事业,她会明心笃志,高歌猛进。

分享到:
杂志
本期封面

2019年10月下

上一期 下一期