4月22日，記者從中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院獲悉，該院張驍研究員團(tuán)隊(duì)提出一種基于結(jié)構(gòu)微流體創(chuàng)新的譜系細(xì)胞單克隆自動(dòng)化獲取策略，以無標(biāo)記、無酶活反應(yīng)參與、非侵入式的方式，在體細(xì)胞重編程過程出現(xiàn)的復(fù)雜譜系中實(shí)現(xiàn)了對(duì)特定譜系的單克隆性細(xì)胞的自動(dòng)化獲取，并研發(fā)出基于結(jié)構(gòu)微流體的細(xì)胞單克隆獲取整機(jī)技術(shù)。該成果近日在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《Research》上。
盡管譜系節(jié)點(diǎn)細(xì)胞在再生醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用前景廣闊，但基于傳統(tǒng)人為操作獲取譜系細(xì)胞單克隆的方法需要消耗大量時(shí)間和人力，獲取效率通常比較低，且無法以無標(biāo)記、無酶活反應(yīng)參與、非侵入式的方式獲取譜系細(xì)胞單克隆。
“利用微流控技術(shù)雖然可以提高譜系細(xì)胞收獲效率，但無法獲得基于譜系特異性的細(xì)胞單克隆。因此，發(fā)展能夠高效富集譜系細(xì)胞單克隆的自動(dòng)化整機(jī)技術(shù)顯得尤為重要?！睆堯斦f。
研究團(tuán)隊(duì)通過分析不同體細(xì)胞重編程過程中細(xì)胞粘附分子的表達(dá)水平變化情況，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞多能性基因的表達(dá)水平與Integrin（整合素）家族基因的表達(dá)量呈負(fù)相關(guān)性，而與Cadherin（鈣離子依賴的細(xì)胞粘附分子）家族基因的表達(dá)量呈正相關(guān)性。
“這意味著體細(xì)胞重編程轉(zhuǎn)變成多能干細(xì)胞這一譜系命運(yùn)變化過程中，細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)的連接可能會(huì)減弱，而細(xì)胞與細(xì)胞之間的連接可能會(huì)增強(qiáng)?！睘榱俗C明這個(gè)假設(shè)，張驍和團(tuán)隊(duì)提出通過設(shè)計(jì)平行平板流動(dòng)腔實(shí)驗(yàn)和免疫熒光實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)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(xì)胞的好技術(shù)路徑。
研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了以可以產(chǎn)生局部結(jié)構(gòu)微流體的細(xì)胞獲取微型挑針結(jié)構(gòu)（PTMS），并克服流場(chǎng)效果與多曲面加工實(shí)現(xiàn)的難題，反復(fù)校驗(yàn)加工結(jié)構(gòu)，最終基于PTMS產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)微流體實(shí)現(xiàn)了對(duì)基于空間限位譜系細(xì)胞的特異性挑取。
研究證明了結(jié)構(gòu)微流體可根據(jù)流速變化在Z軸-h0的為常量的條件下，應(yīng)對(duì)不同細(xì)胞類型的粘附力差異，實(shí)現(xiàn)以無標(biāo)記、無酶活反應(yīng)參與、非侵入式、和非接觸的方式對(duì)不同譜系細(xì)胞進(jìn)行特異性的選擇。該研究證明了結(jié)構(gòu)微流體是作為分離或選擇特定譜系類型粘附細(xì)胞的可自動(dòng)化的技術(shù)路徑，為后續(xù)進(jìn)一步研究譜系細(xì)胞單克隆的自動(dòng)化獲取提供了理論基礎(chǔ)。
“我們借助自動(dòng)化整機(jī)技術(shù)的精確的流體操控能力，設(shè)計(jì)了一種雙挑模式，通過使用兩次不同強(qiáng)度的剪切流體分別獲取不同類型粘附特性的譜系細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)了對(duì)特定空間位置的人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞譜系細(xì)胞單克隆的特異性選擇，并能為下游人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞實(shí)現(xiàn)特異性擴(kuò)增提供純化能力?！睆堯敱硎尽?/p>
據(jù)介紹，該研究成果應(yīng)用到廣州健康院前期自主研發(fā)的自動(dòng)化干細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)裝備中，提高了人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞單克隆的獲取效率與純度，提升了系統(tǒng)魯棒性及縮短了體細(xì)胞重編程后持續(xù)純化人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的建系周期。
該研究成果建立的整機(jī)技術(shù)通過大幅減少譜系細(xì)胞生成過程中的時(shí)間成本，以及人工操作量，使得譜系細(xì)胞獲取和培養(yǎng)起來更簡(jiǎn)單。這為自動(dòng)化生產(chǎn)特定譜系細(xì)胞用于臨床干預(yù)提供了新的技術(shù)方案，并為再生醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究提供更多自動(dòng)化獲取譜系細(xì)胞的工具。
來源：科技日?qǐng)?bào)
作者：科技日?qǐng)?bào)記者 葉青