Nature Methods：预测干细胞的命运
多伦多大学的研究人员开发出了一种方法，可以快速地筛选人类干细胞以及更好地控制它们的转化。这一技术有潜力应用于再生医学和药物研发。研究结果发表在本周的《自然方法》(Nature Methods)杂志上。
这项研究工作是由多伦多大学加拿大生物工程学首席科学家Peter Zandstra教授实验室完成。“这项工作使得我们更好地了解了如何更有效地将干细胞转化为临床可用的细胞类型，”多伦多大学生物材料和生物医学工程(IBBME)研究所博士生Emanuel Nazareth说。
人类利用了人类多能干细胞(hPSC)，这类细胞有潜力分化并最终变成体内所有的细胞类型。Nazareth说，让干细胞长成如皮肤细胞或心脏组织这样的特定细胞类型的关键在于，要在适当环境的细胞培养物中培育它们，然而由于不同干细胞类型的环境各异，获得合适的环境一直以来是一个挑战。
研究人员开发了一种高通量平台，其利用机器人和自动控制装置可一次对多种化合物或药物进行测试，在可控环境中筛查hPSCs。有了这一平台，他们能够控制干细胞克隆的大小、细胞密度和其他的参数，从而能够更好地研究随着干细胞分化或转化为其他细胞类型它们的特性。这项干细胞研究是在优化微环境中完成，研究人员筛查并观察了当导入不同的化学变化时这些细胞的行为。
利用这一平台，研究人员进行了单细胞蛋白质表达谱分析。结果发现，可利用干细胞内的两种特异蛋白质Oct4和Sox2，来追踪干细胞可以转化的四种主要早期细胞命运：多能性，神经外胚层、胚线和胚外细胞命运，允许一次完成四种筛查。研究人员应用这一Oct4-Sox2代码分析了27种发育因子的剂量反应获得了谱系特异性的最佳浓度，并量化了细胞系特异性的内源信号通路激活和分化偏好。
这项研究工作还提供了一种方法来研究细胞系之间的差异，用来预测像异常染色体这样的特定遗传信息。更重要的是，相比于现有的其他技术，这些预测可以在很短的时间内完成，并且比其他的测试和筛查方法成本大为降低。
“我们预计这一技术将为开发出新策略，鉴别许多不同的干细胞类型的细胞命运控制分子或药物奠定基础，”Zandstra说。
Nazareth说：“作为一种药物筛选技术，它相比于原有技术进行了显著的改善。在某些情况下，这一新技术可将测试时间从多达1个月缩短至仅仅2天。”
由于其对全球干细胞研究所做出的贡献，Peter Zandstra教授今年被授予了2013年度Till & McCulloch奖。
-
项目成果
-
项目成果
