我们的身体拥有一个高度特化的"造血工厂"——骨髓组织，其中包含骨细胞、神经、血管及多种其他细胞类型。研究人员现已完全采用人类细胞在实验室成功再造这一复杂网络系统，这在该领域尚属首次。该新型系统有望大幅减少多种研究所需的动物实验数量。
人体骨髓通常安静运作且鲜受关注，仅当其功能异常时（例如在血液癌症中）才会引起重视。此时，了解正常造血机制及导致该过程崩溃的原因变得至关重要。
人类细胞模型提供新型研究工具
数十年来，骨髓研究主要依赖动物实验或简化的细胞系统，而这些方法无法完全模拟人体环境。巴塞尔大学生物医学系与巴塞尔大学医院的研究人员现已开发出完全由人类细胞构成的逼真骨髓模型。由伊万·马丁教授和安德烈斯·加西亚·加西亚博士领导的团队在《细胞干细胞》期刊报告称，该平台可支持血液癌症研究、药物测试，并可能为未来个性化治疗提供助力。
解析骨髓微环境
骨髓包含若干被称为"微环境"的特化区域。其中在骨表层附近、对新生血细胞生成起核心作用的微环境，与血液癌症的治疗抵抗能力密切相关。这一被称为骨内膜微环境的区域，包含血管、免疫细胞、神经和骨细胞。此前尚无人类模型能将所有这些组分整合于单一系统中。
研究人员现已开发出可复制这种复杂性的模型。其工作始于以羟基磷灰石（天然存在于牙齿和骨骼中的矿物质）制成的人工骨支架，随后采用分子生物学技术将人类细胞重编程为多能干细胞。这些干细胞可根据环境信号分化为多种细胞类型。
构建功能性3D骨髓系统
研究团队将这些干细胞引入人工骨支架，通过受控发育步骤引导其生成多样化的骨髓细胞类型。分析表明，所得三维结构高度匹配人类骨内膜微环境，且尺寸大于先前模型，直径达8毫米、厚度4毫米。利用该模型，研究人员首次在实验室维持人类血细胞生成过程达数周之久。
减少动物实验的潜力
"我们从鼠类研究中学到了大量骨髓运作知识，"伊万·马丁表示，"但我们的模型使我们更贴近人体生物学。它可作为健康与疾病状态下造血研究中动物实验的重要补充。"此目标与该校致力于在可行情况下减少、优化和替代动物实验的总体努力相一致。
该系统亦可支持药物开发。"但就特定用途而言，当前骨髓模型的尺寸可能过大，"安德烈斯·加西亚·加西亚解释道。若需同时测试多种药物或剂量，该平台需进一步微型化。
未来，此方法有望为血液癌症的个性化治疗决策提供指导。研究人员设想创建患者特异性骨髓模型，使医生能测试不同疗法并为每位患者确定最有效方案。尽管实现此目标仍需进一步改进，但本研究代表着重要的初步突破。
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