多倫多大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)出了一種方法，可以快速地篩選人類(lèi)干細胞以及更好地控制它們的轉化。這一技術(shù)有潛力應用于再生醫學(xué)和藥物研發(fā)。研究結果發(fā)表在本周的《自然方法》（Nature Methods）雜志上。

    這項研究工作是由多倫多大學(xué)加拿大生物工程學(xué)首席科學(xué)家Peter Zandstra教授實(shí)驗室完成。“這項工作使得我們更好地了解了如何更有效地將干細胞轉化為臨床可用的細胞類(lèi)型，”多倫多大學(xué)生物材料和生物醫學(xué)工程（IBBME）研究所博士生Emanuel Nazareth說(shuō)。

    人類(lèi)利用了人類(lèi)多能干細胞（hPSC），這類(lèi)細胞有潛力分化并最終變成體內所有的細胞類(lèi)型。Nazareth說(shuō)，讓干細胞長(cháng)成如皮膚細胞或心臟組織這樣的特定細胞類(lèi)型的關(guān)鍵在于，要在適當環(huán)境的細胞培養物中培育它們，然而由于不同干細胞類(lèi)型的環(huán)境各異，獲得合適的環(huán)境一直以來(lái)是一個(gè)挑戰。

    研究人員開(kāi)發(fā)了一種高通量平臺，其利用機器人和自動(dòng)控制裝置可一次對多種化合物或藥物進(jìn)行測試，在可控環(huán)境中篩查hPSCs.有了這一平臺，他們能夠控制干細胞克隆的大小、細胞密度和其他的參數，從而能夠更好地研究隨著(zhù)干細胞分化或轉化為其他細胞類(lèi)型它們的特性。這項干細胞研究是在優(yōu)化微環(huán)境中完成，研究人員篩查并觀(guān)察了當導入不同的化學(xué)變化時(shí)這些細胞的行為。

    利用這一平臺，研究人員進(jìn)行了單細胞蛋白質(zhì)表達譜分析。結果發(fā)現，可利用干細胞內的兩種特異蛋白質(zhì)Oct4和Sox2,來(lái)追蹤干細胞可以轉化的四種主要早期細胞命運：多能性，神經(jīng)外胚層、胚線(xiàn)和胚外細胞命運，允許一次完成四種篩查。研究人員應用這一Oct4-Sox2代碼分析了27種發(fā)育因子的劑量反應獲得了譜系特異性的最佳濃度，并量化了細胞系特異性的內源信號通路激活和分化偏好。

    這項研究工作還提供了一種方法來(lái)研究細胞系之間的差異，用來(lái)預測像異常染色體這樣的特定遺傳信息。更重要的是，相比于現有的其他技術(shù)，這些預測可以在很短的時(shí)間內完成，并且比其他的測試和篩查方法成本大為降低。

    “我們預計這一技術(shù)將為開(kāi)發(fā)出新策略，鑒別許多不同的干細胞類(lèi)型的細胞命運控制分子或藥物奠定基礎，”Zandstra說(shuō)。

    Nazareth說(shuō)：“作為一種藥物篩選技術(shù)，它相比于原有技術(shù)進(jìn)行了顯著(zhù)的改善。在某些情況下，這一新技術(shù)可將測試時(shí)間從多達1個(gè)月縮短至僅僅2天。”