多倫多大學的研究人員開發(fā)出了一種方法，可以快速地篩選人類干細胞以及更好地控制它們的轉化。這一技術有潛力應用于再生醫(yī)學和藥物研發(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加拿大生物工程學首席科學家Peter Zandstra教授實驗室完成。“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型，”多倫多大學生物材料和生物醫(yī)學工程（IBBME）研究所博士生Emanuel Nazareth說。

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

    研究人員開發(fā)了一種高通量平臺，其利用機器人和自動控制裝置可一次對多種化合物或藥物進行測試，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干細胞分化或轉化為其他細胞類型它們的特性。這項干細胞研究是在優(yōu)化微環(huán)境中完成，研究人員篩查并觀察了當導入不同的化學變化時這些細胞的行為。

    利用這一平臺，研究人員進行了單細胞蛋白質表達譜分析。結果發(fā)現，可利用干細胞內的兩種特異蛋白質Oct4和Sox2,來追蹤干細胞可以轉化的四種主要早期細胞命運：多能性，神經外胚層、胚線和胚外細胞命運，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研究細胞系之間的差異，用來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，這些預測可以在很短的時間內完成，并且比其他的測試和篩查方法成本大為降低。

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

    Nazareth說：“作為一種藥物篩選技術，它相比于原有技術進行了顯著的改善。在某些情況下，這一新技術可將測試時間從多達1個月縮短至僅僅2天。”