譜系細胞單克隆自動化獲取研究獲進展

近日，中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院（簡稱廣州健康院）研究員張驍團隊提出一種基于結構微流體創新的譜系細胞單克隆自動化獲取策略，在體細胞重編程過程出現的復雜譜系中實現了對特定譜系的單克隆性細胞的自動化獲取。相關成果在線發表于《研究》。

“研究建立的整機技術通過大幅減少譜系細胞生成過程中的時間成本，以及人工操作量，使得譜系細胞獲取和培養起來更簡單。”論文通訊作者張驍表示，其研發的基于結構微流體的細胞單克隆獲取整機技術，已被部署在廣州健康院前期自主研發的自動化干細胞誘導培養裝備，提高了人誘導多能干細胞單克隆的獲取效率與純度。

該研究通過分析不同體細胞重編程過程中細胞粘附分子的表達水平變化情況，發現細胞多能性基因的表達水平與Integrin家族基因的表達量呈負相關性，而與Cadherin家族基因的表達量呈正相關性。為了證明這個假設，研究人員提出進一步通過設計平行平板流動腔實驗和免疫熒光實驗來進行驗證。實驗結果與預期假設相一致，并且平行平板流動腔實驗初步證明了流體剪切力有望成為分離/選擇特定類型粘附細胞的好技術路徑。

研究人員基于流體動力學原理設計了以可以產生局部結構微流體的細胞獲取微型挑針結構，機械團隊克服了流場效果與多曲面加工實現的難題，反復校驗加工結構，最終基于微型挑針結構產生的結構微流體實現了對基于空間限位譜系細胞的特異性挑取。此外，研究證明了結構微流體可根據流速變化在Z軸-h0的為常量的條件下，應對不同細胞類型的粘附力差異，實現以無標記、無酶活反應參與、非侵入式、和非接觸的方式對不同譜系細胞進行特異性的選擇。

為了將上述策略應用于對體細胞重編程過程中特定譜系的細胞的自動化獲取，研究人員通過克服機械模塊控制和精準調度的難題，結合細胞光學成像和自適應算法，實現精準操控微結構的功能底部與細胞單克隆之間的Z軸間距和水平位移，從而確保精準操控結構微流體作用于單克隆性的譜系細胞上，以此實現在體細胞重編程過程出現的復雜譜系中快速獲取人誘導多能干細胞單克隆的目標。

研究人員還借助自動化整機技術的精確的流體操控能力，設計了一種雙挑模式，通過使用兩次不同強度的剪切流體分別獲取不同類型粘附特性的譜系細胞，實現了對特定空間位置的人誘導多能干細胞譜系細胞單克隆的特異性選擇，并能為下游人誘導多能干細胞實現特異性擴增提供純化能力。

該研究為自動化生產特定譜系細胞用于臨床干預提供了新的技術方案，并為再生醫學基礎研究提供更多自動化獲取譜系細胞的工具，從而從技術手段和方法學方面促進再生醫學領域的基礎研究和應用落地。

相關論文信息：https://doi.org/10.34133/research.0338

譜系細胞自動化獲取策略整機技術概要。

基于空間定位的結構微流體研究不同譜系細胞的粘附分離作用。

基于譜系細胞粘附力的差異，應用PTMS-FLOW實現了對重編程多能干細胞單克隆的選擇。本文圖片由研究團隊供圖