與干細(xì)胞科技筑夢(mèng)同行
——記西安交通大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系副教授馬玉菲

□ 范國(guó)軒

21世紀(jì)以來，材料學(xué)、生物力學(xué)、生物醫(yī)學(xué)和工程學(xué)等多學(xué)科交叉融合，促進(jìn)了生物材料、干細(xì)胞治療以及組織工程的進(jìn)步，為臨床疾病防治提供了重要參考和解決方案。近年來，在國(guó)家行業(yè)利好政策的大力推動(dòng)之下，我國(guó)的干細(xì)胞產(chǎn)業(yè)迎來迅猛發(fā)展。如今，干細(xì)胞已經(jīng)被納入我國(guó)“十三五”發(fā)展規(guī)劃及中長(zhǎng)期發(fā)展綱要中。

將科研理想根植于干細(xì)胞微環(huán)境工程、干細(xì)胞標(biāo)記探針開發(fā)及示蹤研究和基于三維生物打印技術(shù)的組織再生及缺損修復(fù)研究等方向多年，馬玉菲始終遵循著“理論基礎(chǔ)—技術(shù)研發(fā)—應(yīng)用推廣”的學(xué)術(shù)思路，雖然年紀(jì)尚輕，但她全心致力于科研的理想始終篤定。多年來，她正是用自己對(duì)干細(xì)胞研究的執(zhí)著與堅(jiān)守，為將科研成果服務(wù)于人類健康的大業(yè)而不懈奮斗著……

馬玉菲在實(shí)驗(yàn)室

科研——始于理想與情懷

為什么做科研？每個(gè)人都有屬于自己的答案。在馬玉菲看來：做科研需要一份情懷，若沒有理想和情懷，很有可能在經(jīng)歷科研困境時(shí)，就喪失了熱情。一路走來，這份情懷，始終伴隨馬玉菲左右。

2005年，馬玉菲考入北京化工大學(xué)生物功能材料系，從那時(shí)起就對(duì)生物材料產(chǎn)生了濃厚的興趣。本科畢業(yè)后，馬玉菲選擇了國(guó)內(nèi)生物材料領(lǐng)域著名學(xué)者、清華大學(xué)材料學(xué)院馮慶玲教授作為導(dǎo)師，以免試推薦直博生身份進(jìn)入馮慶玲課題組開展生物礦化機(jī)理與仿生材料設(shè)計(jì)研究。在攻讀博士學(xué)位期間，隨著研究的不斷深入，馬玉菲迫切希望自己的研究成果能夠服務(wù)于人類健康，從而更加堅(jiān)定了今后從事生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域科研工作的信念。

博士畢業(yè)后，馬玉菲于2014年7月加入西安交通大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院、仿生工程與生物力學(xué)中心（BEBC）從事科研工作。如今，她將研究方向聚焦在干細(xì)胞微環(huán)境工程及再生醫(yī)學(xué)研究、干細(xì)胞標(biāo)記探針開發(fā)及示蹤研究這兩個(gè)干細(xì)胞研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題，開始了全新的探索之路。

在馬玉菲的介紹下，記者了解到：干細(xì)胞具有自我更新和各向分化的潛能，因此在許多生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。目前，在世界范圍內(nèi)已經(jīng)有很多干細(xì)胞治療注冊(cè)為臨床試驗(yàn)，尤其是間充質(zhì)干細(xì)胞（M S C)，其臨床試驗(yàn)數(shù)目從2007年起顯著增加。盡管如此，干細(xì)胞療法應(yīng)用于臨床疾病治療仍然存在巨大的問題和挑戰(zhàn)。近年來，越來越多相關(guān)研究表明干細(xì)胞微環(huán)境，包括鄰近細(xì)胞、可溶性分子、細(xì)胞外基質(zhì)和物理場(chǎng)等因素能夠影響干細(xì)胞的命運(yùn)。因此，構(gòu)建和調(diào)控干細(xì)胞微環(huán)境對(duì)干細(xì)胞治療的臨床應(yīng)用具有重要意義，而馬玉菲團(tuán)隊(duì)的研究思路就是基于水凝膠材料并結(jié)合先進(jìn)制造技術(shù)，通過構(gòu)建干細(xì)胞微環(huán)境，調(diào)控干細(xì)胞定向分化進(jìn)而促進(jìn)組織再生，為臨床疾病治療提供理論和技術(shù)支持。

現(xiàn)如今，干細(xì)胞療法可以為多種疾病提供潛在的治療方案。然而，限制其臨床應(yīng)用的重要原因之一在于缺乏長(zhǎng)期有效標(biāo)記干細(xì)胞的手段，追蹤移植后干細(xì)胞的行為且不損傷其功能。因此，馬玉菲團(tuán)隊(duì)研制了一種基于上轉(zhuǎn)換納米顆粒的非侵入式熒光探針。這種基于上轉(zhuǎn)換納米顆粒的熒光探針具有優(yōu)異的生物相容性，并能夠在間充質(zhì)干細(xì)胞的整個(gè)分化周期內(nèi)對(duì)其進(jìn)行長(zhǎng)期、穩(wěn)定地追蹤。該研究為開發(fā)基于鑭系元素?fù)诫s的上轉(zhuǎn)換納米顆粒熒光探針應(yīng)用于干細(xì)胞標(biāo)記和追蹤提供了有效的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，有助于理解干細(xì)胞治療以及組織工程應(yīng)用中干細(xì)胞命運(yùn)決定的機(jī)理。

探索——在項(xiàng)目研究中不懈前行

從事科研多年來，馬玉菲主持及參與了多項(xiàng)國(guó)家以及省部級(jí)科研項(xiàng)目。自2016年開始，她全心投入國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目“基于生物打印技術(shù)研制生物活性可降解牙周缺損修復(fù)材料”的研究中，并通過探索實(shí)踐，取得了一系列創(chuàng)新性科研成果。

我國(guó)80%以上的成年人患有不同程度的牙周疾病。重度牙周疾病會(huì)引發(fā)牙齒支持組織破壞，牙槽骨缺損，并最終導(dǎo)致牙齒脫落，而其治療的關(guān)鍵就在于修復(fù)已經(jīng)破壞的牙槽骨。干細(xì)胞具有自我更新和多向分化的潛能，它在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域扮演著不可或缺的角色。干細(xì)胞行為及命運(yùn)受到干細(xì)胞所處微環(huán)境的影響，而細(xì)胞外基質(zhì)是干細(xì)胞微環(huán)境的重要組成部分，因此，亟待開發(fā)一種可注射牙周缺損修復(fù)材料作為細(xì)胞外基質(zhì)模擬物，通過包裹干細(xì)胞進(jìn)行牙槽骨缺損修復(fù)，從而達(dá)到治療重度牙周疾病的目的。

在這一項(xiàng)目中，馬玉菲利用實(shí)驗(yàn)室自行開發(fā)的生物打印平臺(tái)高通量的優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建了一系列具有材料組成梯度的牙周膜干細(xì)胞—水凝膠系統(tǒng)。在三維環(huán)境下，通過研究水凝膠材料組成對(duì)干細(xì)胞行為及命運(yùn)的調(diào)控作用，篩選出最優(yōu)復(fù)合水凝膠材料作為牙周膜干細(xì)胞外基質(zhì)模擬物。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明被篩選的復(fù)合水凝膠可以作為潛在的牙周缺損修復(fù)材料，有利于牙槽骨再生與重建。通過這項(xiàng)研究，馬玉菲提出了一種基于生物打印策略，探討干細(xì)胞—細(xì)胞外基質(zhì)相互作用的新方法，為干細(xì)胞治療的臨床應(yīng)用奠定了重要的理論基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果已作為封面文章在生物制造領(lǐng)域著名期刊Biofabrication上發(fā)表。

除此之外，國(guó)內(nèi)外的科研交流極大開拓了馬玉菲的科研視野。多年來，馬玉菲曾多次受邀參加世界生物材料大會(huì)（W B C）、國(guó)際組織工程與再生醫(yī)學(xué)學(xué)會(huì)亞太地區(qū)會(huì)議（TERMIS-AP）和中國(guó)生物力學(xué)大會(huì)等國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)會(huì)議，并做學(xué)術(shù)報(bào)告。2016年9月—2017年8月，她還曾前往哈佛醫(yī)學(xué)院/VA波士頓健康中心組織工程實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行為期一年的訪問研究，與美國(guó)生物材料領(lǐng)域著名教授Myron Spector合作，在基于可注射水凝膠修復(fù)組織損傷的研究工作中打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

育人——桃李不言下自成蹊

“國(guó)家的科研工作需要一代一代傳承下去?！瘪R玉菲始終這樣認(rèn)為。參加工作4年來，馬玉菲獨(dú)立指導(dǎo)本科生4人，協(xié)助指導(dǎo)碩士生3人，博士生2人。作為一名高校教師，她一直在培養(yǎng)科研學(xué)子的道路上潛心前行著。

在教學(xué)引領(lǐng)過程中，馬玉菲認(rèn)為：激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的興趣，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力是指導(dǎo)研究生進(jìn)行科學(xué)研究的關(guān)鍵?！坝辛伺d趣之后，學(xué)生就有了十足的干勁，也愿意多學(xué)習(xí)，自然會(huì)不斷掌握各種實(shí)驗(yàn)技能?！瘪R玉菲說。而隨著實(shí)驗(yàn)技能的不斷提升以及一定的科研積累，學(xué)生就會(huì)逐漸對(duì)科研工作從有興趣轉(zhuǎn)變?yōu)橛行判摹Ｔ谶@個(gè)階段，學(xué)生開始獨(dú)立思考課題，并逐漸能夠?qū)φn題提出新的問題和假設(shè)，并設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。有思考，才有創(chuàng)新，而創(chuàng)新便是科學(xué)研究的靈魂。

閱讀文獻(xiàn)是進(jìn)行科學(xué)研究的基礎(chǔ)。在研究中，馬玉菲也會(huì)親自指導(dǎo)每一位學(xué)生閱讀文獻(xiàn)的方法，并教會(huì)他們?nèi)绾闻行缘亻喿x文獻(xiàn)。最終，使學(xué)生們能夠在發(fā)現(xiàn)某些研究不足的同時(shí)，獲得對(duì)自己課題的啟發(fā)。除此以外，馬玉菲還會(huì)指導(dǎo)學(xué)生如何正確地記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成一種穩(wěn)健扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)記錄習(xí)慣，為今后的科學(xué)研究提供有力保障。

多年來在研究領(lǐng)域創(chuàng)新前行，攜帶著豐碩的科研成果，馬玉菲于2018年10月順利入圍了第四屆（2018—2020）“青年人才托舉工程”項(xiàng)目?？茖W(xué)研究應(yīng)著眼于長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。目前，馬玉菲還在與團(tuán)隊(duì)成員們一起圍繞干細(xì)胞力學(xué)微環(huán)境、生物材料與組織工程開展系列研究工作。

科技發(fā)展瞬息萬變，對(duì)于研究領(lǐng)域的未來，馬玉菲及其團(tuán)隊(duì)成員們始終抱有積極樂觀的心態(tài)。為了那份將科研轉(zhuǎn)化成果服務(wù)于人類的健康事業(yè)，她會(huì)明心篤志，高歌猛進(jìn)。