4月22日，記者從中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院獲悉，該院張驍研究員團隊提出一種基于結構微流體創新的譜系細胞單克隆自動化獲取策略，以無標記、無酶活反應參與、非侵入式的方式，在體細胞重編程過程出現的復雜譜系中實現了對特定譜系的單克隆性細胞的自動化獲取，并研發出基于結構微流體的細胞單克隆獲取整機技術。該成果近日在線發表于國際學術期刊《Research》上。
盡管譜系節點細胞在再生醫學中的應用前景廣闊，但基于傳統人為操作獲取譜系細胞單克隆的方法需要消耗大量時間和人力，獲取效率通常比較低，且無法以無標記、無酶活反應參與、非侵入式的方式獲取譜系細胞單克隆。
“利用微流控技術雖然可以提高譜系細胞收獲效率，但無法獲得基于譜系特異性的細胞單克隆。因此，發展能夠高效富集譜系細胞單克隆的自動化整機技術顯得尤為重要。”張驍說。
研究團隊通過分析不同體細胞重編程過程中細胞粘附分子的表達水平變化情況，發現細胞多能性基因的表達水平與Integrin（整合素）家族基因的表達量呈負相關性，而與Cadherin（鈣離子依賴的細胞粘附分子）家族基因的表達量呈正相關性。
“這意味著體細胞重編程轉變成多能干細胞這一譜系命運變化過程中，細胞與細胞外基質的連接可能會減弱，而細胞與細胞之間的連接可能會增強。”為了證明這個假設，張驍和團隊提出通過設計平行平板流動腔實驗和免疫熒光實驗來進行驗證。實驗結果證明了流體剪切力有望成為分離或選擇特定類型粘附細胞的好技術路徑。
研究團隊設計了以可以產生局部結構微流體的細胞獲取微型挑針結構（PTMS），并克服流場效果與多曲面加工實現的難題，反復校驗加工結構，最終基于PTMS產生的結構微流體實現了對基于空間限位譜系細胞的特異性挑取。
研究證明了結構微流體可根據流速變化在Z軸-h0的為常量的條件下，應對不同細胞類型的粘附力差異，實現以無標記、無酶活反應參與、非侵入式、和非接觸的方式對不同譜系細胞進行特異性的選擇。該研究證明了結構微流體是作為分離或選擇特定譜系類型粘附細胞的可自動化的技術路徑，為后續進一步研究譜系細胞單克隆的自動化獲取提供了理論基礎。
“我們借助自動化整機技術的精確的流體操控能力，設計了一種雙挑模式，通過使用兩次不同強度的剪切流體分別獲取不同類型粘附特性的譜系細胞，實現了對特定空間位置的人誘導多能干細胞譜系細胞單克隆的特異性選擇，并能為下游人誘導多能干細胞實現特異性擴增提供純化能力。”張驍表示。
據介紹，該研究成果應用到廣州健康院前期自主研發的自動化干細胞誘導培養裝備中，提高了人誘導多能干細胞單克隆的獲取效率與純度，提升了系統魯棒性及縮短了體細胞重編程后持續純化人誘導多能干細胞的建系周期。
該研究成果建立的整機技術通過大幅減少譜系細胞生成過程中的時間成本，以及人工操作量，使得譜系細胞獲取和培養起來更簡單。這為自動化生產特定譜系細胞用于臨床干預提供了新的技術方案，并為再生醫學基礎研究提供更多自動化獲取譜系細胞的工具。
4月22日，記者從中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院獲悉，該院張驍研究員團隊提出一種基于結構微流體創新的譜系細胞單克隆自動化獲取策略，以無標記、無酶活反應參與、非侵入式的方式，在體細胞重編程過程出現的復雜譜系中實現了對特定譜系的單克隆性細胞的自動化獲取，并研發出基于結構微流體的細胞單克隆獲取整機技術。該成果近日在線發表于國際學術期刊《Research》上。
盡管譜系節點細胞在再生醫學中的應用前景廣闊，但基于傳統人為操作獲取譜系細胞單克隆的方法需要消耗大量時間和人力，獲取效率通常比較低，且無法以無標記、無酶活反應參與、非侵入式的方式獲取譜系細胞單克隆。
“利用微流控技術雖然可以提高譜系細胞收獲效率，但無法獲得基于譜系特異性的細胞單克隆。因此，發展能夠高效富集譜系細胞單克隆的自動化整機技術顯得尤為重要。”張驍說。
研究團隊通過分析不同體細胞重編程過程中細胞粘附分子的表達水平變化情況，發現細胞多能性基因的表達水平與Integrin（整合素）家族基因的表達量呈負相關性，而與Cadherin（鈣離子依賴的細胞粘附分子）家族基因的表達量呈正相關性。
“這意味著體細胞重編程轉變成多能干細胞這一譜系命運變化過程中，細胞與細胞外基質的連接可能會減弱，而細胞與細胞之間的連接可能會增強。”為了證明這個假設，張驍和團隊提出通過設計平行平板流動腔實驗和免疫熒光實驗來進行驗證。實驗結果證明了流體剪切力有望成為分離或選擇特定類型粘附細胞的好技術路徑。
研究團隊設計了以可以產生局部結構微流體的細胞獲取微型挑針結構（PTMS），并克服流場效果與多曲面加工實現的難題，反復校驗加工結構，最終基于PTMS產生的結構微流體實現了對基于空間限位譜系細胞的特異性挑取。
研究證明了結構微流體可根據流速變化在Z軸-h0的為常量的條件下，應對不同細胞類型的粘附力差異，實現以無標記、無酶活反應參與、非侵入式、和非接觸的方式對不同譜系細胞進行特異性的選擇。該研究證明了結構微流體是作為分離或選擇特定譜系類型粘附細胞的可自動化的技術路徑，為后續進一步研究譜系細胞單克隆的自動化獲取提供了理論基礎。
“我們借助自動化整機技術的精確的流體操控能力，設計了一種雙挑模式，通過使用兩次不同強度的剪切流體分別獲取不同類型粘附特性的譜系細胞，實現了對特定空間位置的人誘導多能干細胞譜系細胞單克隆的特異性選擇，并能為下游人誘導多能干細胞實現特異性擴增提供純化能力。”張驍表示。
據介紹，該研究成果應用到廣州健康院前期自主研發的自動化干細胞誘導培養裝備中，提高了人誘導多能干細胞單克隆的獲取效率與純度，提升了系統魯棒性及縮短了體細胞重編程后持續純化人誘導多能干細胞的建系周期。
該研究成果建立的整機技術通過大幅減少譜系細胞生成過程中的時間成本，以及人工操作量，使得譜系細胞獲取和培養起來更簡單。這為自動化生產特定譜系細胞用于臨床干預提供了新的技術方案，并為再生醫學基礎研究提供更多自動化獲取譜系細胞的工具。
本文鏈接：我國科學家在譜系細胞單克隆自動化獲取整機技術研究中取得新進展http://www.sq15.cn/show-2-5331-0.html
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