作者:张骁等 来源:《研究》 发布时间:2024/4/15 13:28:33
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谱系细胞单克隆自动化获取研究获进展

 

近日,中国科学院广州生物医药与健康研究院(简称广州健康院)研究员张骁团队提出一种基于结构微流体创新的谱系细胞单克隆自动化获取策略,在体细胞重编程过程出现的复杂谱系中实现了对特定谱系的单克隆性细胞的自动化获取。相关成果在线发表于《研究》。

“研究建立的整机技术通过大幅减少谱系细胞生成过程中的时间成本,以及人工操作量,使得谱系细胞获取和培养起来更简单。”论文通讯作者张骁表示,其研发的基于结构微流体的细胞单克隆获取整机技术,已被部署在广州健康院前期自主研发的自动化干细胞诱导培养装备,提高了人诱导多能干细胞单克隆的获取效率与纯度。

该研究通过分析不同体细胞重编程过程中细胞粘附分子的表达水平变化情况,发现细胞多能性基因的表达水平与Integrin家族基因的表达量呈负相关性,而与Cadherin家族基因的表达量呈正相关性。为了证明这个假设,研究人员提出进一步通过设计平行平板流动腔实验和免疫荧光实验来进行验证。实验结果与预期假设相一致,并且平行平板流动腔实验初步证明了流体剪切力有望成为分离/选择特定类型粘附细胞的好技术路径。

研究人员基于流体动力学原理设计了以可以产生局部结构微流体的细胞获取微型挑针结构,机械团队克服了流场效果与多曲面加工实现的难题,反复校验加工结构,最终基于微型挑针结构产生的结构微流体实现了对基于空间限位谱系细胞的特异性挑取。此外,研究证明了结构微流体可根据流速变化在Z轴-h0的为常量的条件下,应对不同细胞类型的粘附力差异,实现以无标记、无酶活反应参与、非侵入式、和非接触的方式对不同谱系细胞进行特异性的选择。

为了将上述策略应用于对体细胞重编程过程中特定谱系的细胞的自动化获取,研究人员通过克服机械模块控制和精准调度的难题,结合细胞光学成像和自适应算法,实现精准操控微结构的功能底部与细胞单克隆之间的Z轴间距和水平位移,从而确保精准操控结构微流体作用于单克隆性的谱系细胞上,以此实现在体细胞重编程过程出现的复杂谱系中快速获取人诱导多能干细胞单克隆的目标。

研究人员还借助自动化整机技术的精确的流体操控能力,设计了一种双挑模式,通过使用两次不同强度的剪切流体分别获取不同类型粘附特性的谱系细胞,实现了对特定空间位置的人诱导多能干细胞谱系细胞单克隆的特异性选择,并能为下游人诱导多能干细胞实现特异性扩增提供纯化能力。

该研究为自动化生产特定谱系细胞用于临床干预提供了新的技术方案,并为再生医学基础研究提供更多自动化获取谱系细胞的工具,从而从技术手段和方法学方面促进再生医学领域的基础研究和应用落地。(来源:中国科学报 朱汉斌 胡冰鑫)

相关论文信息:https://doi.org/10.34133/research.0338

谱系细胞自动化获取策略整机技术概要。

基于空间定位的结构微流体研究不同谱系细胞的粘附分离作用。

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基于谱系细胞粘附力的差异,应用PTMS-FLOW实现了对重编程多能干细胞单克隆的选择。本文图片由研究团队供图

 
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