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使用芯片平臺(tái)分化的神經(jīng)干細(xì)胞

研究人員改進(jìn)了一項(xiàng)將普通皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化為神經(jīng)干細(xì)胞的技術(shù)，這一進(jìn)展有助于縮小阿爾茨海默病和帕金森病的個(gè)性化細(xì)胞療法的差距。

瑞典皇家理工學(xué)院

4月24日消息

瑞典皇家理工學(xué)院（KTH Royal Institute of Technology）的研究人員通過(guò)使用一種專門(mén)設(shè)計(jì)的微流控設(shè)備，開(kāi)發(fā)了一種前所未有的、更快速的方法，將人類(lèi)皮膚細(xì)胞重編程為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSCs），并進(jìn)一步將其轉(zhuǎn)化為神經(jīng)干細(xì)胞。

該研究的第一作者 Saumey Jain 表示，該平臺(tái)可以改進(jìn)細(xì)胞療法并降低其成本，使細(xì)胞更容易與患者身體相匹配并被接受。研究結(jié)果近日發(fā)表在《先進(jìn)科學(xué)》（Advanced Science）雜志上。

研究于2024年4月24日發(fā)表在《Advanced Science》（最新影響因子：15.1）雜志上

該研究的資深作者、KTH 微納米系統(tǒng)學(xué)部副教授 Anna Herland 表示，該研究首次展示了使用微流控技術(shù)將 iPSCs 重定向?yàn)樯窠?jīng)干細(xì)胞的情況。

將普通細(xì)胞轉(zhuǎn)化為神經(jīng)干細(xì)胞的過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)兩階段的工程。首先通過(guò)使用涉及將細(xì)胞暴露于生物化學(xué)信號(hào)的過(guò)程，將細(xì)胞誘導(dǎo)為具有生成不同細(xì)胞類(lèi)型能力的多能干細(xì)胞（iPSCs）。

然后，將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)移到模擬神經(jīng)系統(tǒng)形成過(guò)程中涉及的信號(hào)提示和發(fā)育過(guò)程的培養(yǎng)基中。這一階段稱為神經(jīng)分化，它引導(dǎo)細(xì)胞致力于成為神經(jīng)干細(xì)胞。

近十年來(lái)，這種實(shí)驗(yàn)室工作的培養(yǎng)基已從培養(yǎng)皿轉(zhuǎn)向微流控設(shè)備。Herland 表示，新平臺(tái)在 iPSC 生成和神經(jīng)干細(xì)胞分化兩個(gè)階段都改進(jìn)了微流控技術(shù)。

用于誘導(dǎo)干細(xì)胞的微流控芯片的特寫(xiě)

研究人員使用來(lái)自人類(lèi)皮膚活檢的細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的培養(yǎng)皿格式相比，微流控平臺(tái)能在更早的階段促進(jìn)細(xì)胞向神經(jīng)干細(xì)胞的轉(zhuǎn)化。

Herland 表示：“我們記錄了微流控平臺(tái)的受限環(huán)境會(huì)促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞生成的轉(zhuǎn)化。”

該研究概述了設(shè)備制造、體細(xì)胞重編程為iPSC以及使用雙SMAD抑制方案將iPSC誘導(dǎo)為神經(jīng)干細(xì)胞以產(chǎn)生神經(jīng)干細(xì)胞的過(guò)程。a）用于制造微流控設(shè)備的工藝流程，其中用于體細(xì)胞重編程（R）和神經(jīng)誘導(dǎo)（N）的通道高度分別為0.4mm和0.6mm，導(dǎo)致通道體積和總體積的差異如表所示。b）使用mRNA轉(zhuǎn)染在微流控設(shè)備和培養(yǎng)皿上將體細(xì)胞重編程為iPSC的過(guò)程的概述。c）使用雙SMAD抑制方案在微流控設(shè)備和培養(yǎng)皿上將iPSC誘導(dǎo)為神經(jīng)干細(xì)胞過(guò)程的概述

Jain 表示，微流控芯片使用聚二甲基硅氧烷（PDMS）制造起來(lái)很容易，而且其微尺度大小在試劑和細(xì)胞輸入方面節(jié)省了大量成本。

他說(shuō)，該平臺(tái)可以輕松修改，以適應(yīng)分化為其他細(xì)胞類(lèi)型的需求。它可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，提供一個(gè)封閉系統(tǒng)，確保在產(chǎn)生高度同質(zhì)的細(xì)胞群時(shí)具有一致性和可靠性。

Jain 補(bǔ)充說(shuō)：“這標(biāo)志著向?qū)崿F(xiàn)阿爾茨海默病和帕金森病的個(gè)性化細(xì)胞療法可及性又邁出了一步。”

為這項(xiàng)研究做出貢獻(xiàn)的還有來(lái)自卡羅林斯卡學(xué)院（Karolinska Institutet）和隆德大學(xué)（Lund University）的研究人員，他們?cè)?VINNOVA 資助的 IndiCell 聯(lián)盟中進(jìn)行了合作。

創(chuàng)立于1827年的瑞典皇家理工學(xué)院

參考文獻(xiàn)

Source：KTH Royal Institute of Technology

Device improves stem cell generation and chance for accessible Alzheimer’s cell therapy

Reference：

S. Jain, D. Voulgaris, S. Thongkorn, R. Hesen, A. Hägg, M. Moslem, A. Falk, A. Herland, On-Chip Neural Induction Boosts Neural Stem Cell Commitment: Toward a Pipeline for iPSC-Based Therapies. Adv. Sci. 2024, 2401859. https://doi.org/10.1002/advs.202401859

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       原文標(biāo)題 : 新設(shè)備提高了干細(xì)胞的生成率和阿爾茨海默病細(xì)胞療法應(yīng)用的可能性