基質(zhì)細胞，有別于造血細胞，為骨髓微環(huán)境中的必要組成，并且是長期維持生物體內(nèi)造血干細胞所不可或缺的。先前的研究指出，基質(zhì)細胞藉由產(chǎn)生造血調(diào)節(jié)因子與胞外基質(zhì)，以及藉由調(diào)控細胞間的物理性接觸和黏合分子與細縫連結(jié)為基礎(chǔ)的細胞間訊息傳導(dǎo)來控制造血細胞的生長及分化。然而，大多數(shù)關(guān)于基質(zhì)細胞調(diào)控造血細胞生長及自我更新能力的研究都是利用平面骨髓培養(yǎng)系統(tǒng)所進行的，而且大部分的結(jié)果顯示培養(yǎng)四至八周后，造血細胞即會開始減少。

Hirabayashi與來自日本大學(xué)醫(yī)學(xué)院、大阪府立大學(xué)與挪威科技大學(xué)的共同研究者們，于2011年11月的《實驗生物與醫(yī)學(xué)》期刊中發(fā)表了立體骨髓培養(yǎng)系統(tǒng)的論文。正如同文章的共同作者Isao Tsuboi所述：「平面骨髓培養(yǎng)系統(tǒng)無法長期培養(yǎng)造血細胞，因此無法用來進行基質(zhì)細胞的功能性研究。所以，我們發(fā)展了三維立體的骨髓培養(yǎng)系統(tǒng)，并且可以成功地長期培養(yǎng)造血細胞」

此一新型態(tài)的立體培養(yǎng)系統(tǒng)由特殊的粒子所構(gòu)成。論文的同作者Yukio Hirabayashi解釋：「此一由接合環(huán)氧樹脂所組成聚合物粒子為立體骨髓培養(yǎng)系統(tǒng)中最重要的一部分。我們由二十多種具有不同接合聚合物鏈長度、表面密度、聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以及接合聚合物側(cè)鏈的粒子中，選出了最適合用于細胞培養(yǎng)的一種，我們將其命名為G-02。」另一位共同作者Tomonori Harada亦指出：「除了老鼠纖維母細胞株（MS-5 cell）外，表皮細胞株（HeLa cell）、骨源母細胞株（MC3T3E1 cell）與軟骨細胞株（ch-8 cell）皆可附著于G-02粒子并于其表面上快速生長。此一優(yōu)勢使的我們可以將G-02粒子用于三維立體骨髓培養(yǎng)系統(tǒng)，亦可應(yīng)用于中央神經(jīng)系統(tǒng)、心臟與肝臟的立體組織培養(yǎng)。

CD34是一個廣為人知的人類造血先驅(qū)細胞表面標志分子，不過帶有CD34分子的細胞亦可分化成基質(zhì)細胞。因此，當帶有CD34標志分子的細胞與基質(zhì)細胞共同培養(yǎng)時，對于事先建立的基質(zhì)細胞層的功能將十分難以厘清。基質(zhì)細胞研究專家Shin Aizawa教授指出：「于此研究中我們利用老鼠基質(zhì)細胞株（MS-5）而非人類的基質(zhì)細胞，因此可以排除帶有CD34標志分子的基質(zhì)細胞所造成的影響。此一共培養(yǎng)系統(tǒng)使的我們可以清楚的區(qū)分MS-5基質(zhì)細胞層與帶有CD34基質(zhì)細胞的功能。我們的研究團隊正利用具有特異性的引子與探針來研究多種人類與老鼠細胞生長素在基質(zhì)細胞中的基因表現(xiàn)。

《實驗生物與醫(yī)學(xué)》期刊主編Steven R. Goodman博士指出，由Hirabayashi與共同作者們所發(fā)展的立體骨髓培養(yǎng)系統(tǒng)為基質(zhì)細胞功能性研究中的杰出且影響深遠的工具。