使用芯片平臺分化的神經(jīng)干細胞

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

瑞典皇家理工學院

4月24日消息

瑞典皇家理工學院（KTH Royal Institute of Technology）的研究人員通過使用一種專門設計的微流控設備，開發(fā)了一種前所未有的、更快速的方法，將人類皮膚細胞重編程為誘導多能干細胞（iPSCs），并進一步將其轉(zhuǎn)化為神經(jīng)干細胞。

該研究的第一作者 Saumey Jain 表示，該平臺可以改進細胞療法并降低其成本，使細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《先進科學》（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)學部副教授 Anna Herland 表示，該研究首次展示了使用微流控技術將 iPSCs 重定向為神經(jīng)干細胞的情況。

將普通細胞轉(zhuǎn)化為神經(jīng)干細胞的過程實際上是一個兩階段的工程。首先通過使用涉及將細胞暴露于生物化學信號的過程，將細胞誘導為具有生成不同細胞類型能力的多能干細胞（iPSCs）。

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

近十年來，這種實驗室工作的培養(yǎng)基已從培養(yǎng)皿轉(zhuǎn)向微流控設備。Herland 表示，新平臺在 iPSC 生成和神經(jīng)干細胞分化兩個階段都改進了微流控技術。

用于誘導干細胞的微流控芯片的特寫

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

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

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

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

他說，該平臺可以輕松修改，以適應分化為其他細胞類型的需求。它可以實現(xiàn)自動化，提供一個封閉系統(tǒng)，確保在產(chǎn)生高度同質(zhì)的細胞群時具有一致性和可靠性。

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

為這項研究做出貢獻的還有來自卡羅林斯卡學院（Karolinska Institutet）和隆德大學（Lund University）的研究人員，他們在 VINNOVA 資助的 IndiCell 聯(lián)盟中進行了合作。

創(chuàng)立于1827年的瑞典皇家理工學院

參考文獻

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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       原文標題 : 新設備提高了干細胞的生成率和阿爾茨海默病細胞療法應用的可能性