Cell子刊：干細胞擴增的瓶頸在哪里
日期：2014-06-16 09:42:54
科學家們通過延時成像（time-lapse imaging）技術，找到了限制胚胎干細胞生成克隆的關鍵性瓶頸。這一發現有望大大推動胚胎干細胞在再生醫學領域的應用，文章發表在Cell旗下的Stem Cell Reports雜志上。
胚胎干細胞能夠分化為機體中任何類型的細胞，是再生醫學中的重要細胞來源。然而，這些干細胞的臨床應用還面臨著不少阻礙。
培養人類胚胎干細胞的研究者們發現，核型正常的細胞在植板（plating）之后只有少數能夠分裂，而且它們的子細胞還會出現持續性的死亡，很少能形成可以長期增殖的克隆。
Sheffield大學的Peter Andrews教授和Daniel Coca教授領導研究團隊，對單個人類胚胎干細胞進行了延時成像，并由此鑒定了限制干細胞生長的主要瓶頸。研究顯示，在長期培養過程中發生了適應性突變的干細胞，受到的生長限制有所緩解，能夠進行更有效的擴增。
Sheffield大學的Dr Ivana Barbaric說：“我們研究胚胎干細胞，是因為它們有成為任何細胞類型的潛力。通過體外培養獲得大量未分化的胚胎干細胞，是用這些細胞進行治療的前提。問題是這些細胞在體外培養時容易大量死亡，擴增效率比較低。”
“在長期體外培養的條件下，胚胎干細胞能夠通過自發突變，提高自己的生長能力。為了安全使用這些細胞進行治療，我們需要了解培養條件對細胞的影響，以及細胞對此做出的適應。”
研究人員將延時顯微成像、單細胞追蹤技術和數學模型結合起來，對普通胚胎干細胞和已經適應培養的干細胞進行了比較。他們從中確定了影響克隆形成的三個主要瓶頸：植板后的細胞生存情況、細胞進入有絲分裂的情況、以及分裂后的細胞死亡情況。
研究顯示，在同樣的培養條件下，已經適應培養的干細胞在上述三個方面表現更好，能夠形成更多的克隆。此外，增加細胞間的接觸或者添加促進細胞生存的化合物，也能緩解這三方面的問題。
Sheffield大學的Dr Veronica Biga補充道，“我們開發了一種新的分析方法，通過延時成像檢測到了大量的參數。”研究人員打算將這種方法進一步完善，形成一個進行成像處理和分析的軟件解決方案，幫助人們在藥物研發或培養條件篩選時，通過延時成像技術監控細胞的行為。
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