新型成像技術或能預測干細胞分化為心肌細胞的方式效率

　　人類多能干細胞(hPSC)衍生的心肌細胞能為心血管疾病患者提供一種非常有希望的再生細胞療法，同時其還能作為加速藥物開發的重要模型系統；然而研究人員必須開發具有成本效益和時間效益的平臺來評估hPSC衍生的心肌細胞在生物制造過程中的質量。干細胞研究在再生療法和防治用于抵御心血管疾病上擁有巨大的潛力，目前心血管疾病引發的死亡在全球占到了30%以上的比例。

　　高功能的心肌細胞（負責心臟的收縮）在很多領域都非常重要，比如疾病建模、藥物篩選及其它再生醫學療法的開發中。然而干細胞分化為心肌細胞的過程也較為昂貴，且易于發生變化。目前研究人員需要對干細胞分化過程進行質量控制，從而用于擴大工業上的應用規模。近日，一篇發表在國際雜志Nature Communications上題為“Label-free imaging for quality control of cardiomyocyte differentiation”的研究報告中，來自Morgridge研究所等機構的科學家們通過研究開發了一種能預測心肌細胞分化效率的無創成像技術，其或能作為質量控制的手段。

　　研究者Tongcheng Qian說道，如果我們能夠盡可能早地預測干細胞分化為心肌細胞的結果，我們就能在制造階段節省時間、金錢和速度。人類誘導多能干細胞分化為心肌細胞大概需要14天時間，在此期間，細胞的代謝活性會發生巨大的變化。文章中，研究人員在整個干細胞分化過程中的不同時間點測定了兩種參與細胞代謝的分子NAD(P)H和FAD的自發熒光，由于這種方法使用了細胞固有的自發熒光，且其是非侵入性的，能在不損害細胞的情況下實時進行。

　　在低分化效率和高分化效率條件下，細胞中的NAD(P)H和FAD熒光變化不同，能夠反映前24小時不同的糖酵解活性。

　　盡管目前有很多研究都分析了干細胞分化期間細胞的代謝改變，但研究人員所開發的預測模型依然很重要。研究者Skala指出，對于應用或生物制造而言，我們就可以在早期的時間點進行干預，并改變培養基條件或改變融合度從而改善最后的結果。研究人員在分化第一天就觀察到了在較低和較高分化效率條件下，細胞分化過程中所發生的新陳代謝變化。隨后研究人員從數萬個細胞中收集并分析了相關的成像數據，未來他們還需要能給該模型中納入更多因素，從而實現一種真正精確的預測。

　　研究人員希望本文研究能提供一種框架，來在更大的范圍內應用這種成像工具，心肌細胞能在懸浮培養基中進行分化，如果研究人員在懸浮液中讓其分化或類器官分化，這或許與工業制造規模非常接近了。未來他們還想嘗試觀察這種自動熒光技術如何應用于預測其它細胞系的分化，比如免疫細胞和血細胞等，從而應用于其它研究領域。綜上，本文研究表明，這種無創且無標簽的新方法或能用于避免從hPSCs制造細胞時所產生的批次間和生產線間的差異。