成像方法預(yù)測(cè)干細(xì)胞分化為心肌細(xì)胞的能力

干細(xì)胞研究在對(duì)抗心血管疾病的再生療法和治療方面具有巨大潛力，心血管疾病占全球所有死亡人數(shù)的 30% 以上。

功能強(qiáng)大的心肌細(xì)胞——負(fù)責(zé)心臟收縮的肌肉細(xì)胞——對(duì)于疾病建模、藥物篩選和其他再生醫(yī)學(xué)方法很重要。

然而，將干細(xì)胞分化為心肌細(xì)胞的過程成本高昂、勞動(dòng)強(qiáng)度大且變化多端。

“這需要對(duì)干細(xì)胞分化的質(zhì)量控制，以擴(kuò)大工業(yè)應(yīng)用，”莫格里奇研究所研究員 Melissa Skala 說。

在今天發(fā)表在《自然通訊》雜志上的一項(xiàng)新研究中，Skala 實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了一種非侵入性成像技術(shù)，可以預(yù)測(cè)心肌細(xì)胞分化的效率，作為一種質(zhì)量控制方法。

“如果我們能夠在很早的階段預(yù)測(cè)干細(xì)胞分化為心肌細(xì)胞的結(jié)果，那么我們就可以在制造階段節(jié)省時(shí)間、金錢和速度，”Skala 實(shí)驗(yàn)室的主要作者兼助理科學(xué)家 Tongcheng Qian 說。

人類多能干細(xì)胞分化為心肌細(xì)胞大約需要14天的時(shí)間，在此期間細(xì)胞的代謝活動(dòng)會(huì)發(fā)生劇烈的變化。

研究人員在整個(gè)分化過程的不同時(shí)間點(diǎn)測(cè)量了 NAD(P)H 和 FAD 這兩種參與細(xì)胞代謝的分子的自發(fā)熒光。由于該方法使用細(xì)胞的先天自發(fā)熒光，因此它是非侵入性的，可以實(shí)時(shí)進(jìn)行而不會(huì)損壞細(xì)胞。

雖然有許多研究著眼于干細(xì)胞分化過程中的代謝變化，但錢和斯卡拉說，他們研究的預(yù)測(cè)模型很重要。

“對(duì)于應(yīng)用或生物制造，我們可以在早期進(jìn)行干預(yù)以改變培養(yǎng)基條件或改變匯合度以改善結(jié)果，”威斯康星大學(xué)麥迪遜分校生物醫(yī)學(xué)工程教授 Skala 說。

該團(tuán)隊(duì)早在第 1 天就看到了代謝變化，具有低分化效率和高分化效率的條件。

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