新设备实时监测干细胞生长

　　

与人体内的大多数细胞不同，干细胞具有无限分裂的独特能力。这种独特的特性使它们对探索延长人类寿命的方法或开发修复受损组织的新方法的科学家特别有吸引力。多能干细胞有可能分化成三种主要组织类型中的任何一种——内胚层（如肠、胃和肺）、中胚层（如肌肉、骨骼和心脏）和外胚层（如神经和皮肤）。然而，在孵化器中培养这些细胞并引导它们分化成所需的细胞类型仍然是一个主要的挑战。这一领域的进展可能会在生物工程方面取得重大进展，包括人工培育整个器官的潜力。

在最近发表在《Lab on a Chip》上的一项研究中，大阪大学的研究人员推出了一种名为INSPCTOR的新型紧凑型培养箱内细胞成像设备。该设备允许实时远程监测细胞生长，甚至在紧凑的孵化器。INSPCTOR利用集成了薄膜晶体管（TFT）的无透镜成像技术。TFT图像传感器吸收穿过物体的散射光，照射到薄膜上，产生电荷。每个TFT传感器与标准玻璃载玻片大小相同，可以在典型的8孔细胞培养板上捕获多达六个培养室的图像。因此，六个培养可以独立观察，多个单位可以同时管理在一个紧凑的培养箱。

大阪大学Taishi Kakizuka说：“我们的方法的主要优点之一是可以很容易地实现对干细胞培养和细胞生产过程的有效质量控制。”

为了证明INSPCTOR系统的价值，研究人员用它来监测上皮细胞的转变，上皮细胞是固定的，紧密结合的，向间充质细胞转变，间充质细胞运动更自由。这种转化在许多自然过程中起着至关重要的作用，例如胚胎发育和伤口愈合。他们证明，细胞的进展可以根据到达培养板下传感器的光来精确测量。更令人印象深刻的是，研究人员观察到干细胞分化为心肌细胞，随后心肌细胞开始一致跳动。研究小组记录了药物对心脏收缩跳动频率的影响，以及随着细胞成熟跳动频率随时间的变化。该研究的资深作者Takeharu Nagai说：“我们预计我们的工作将有助于再生医学和药物发现的进步。”

与现有设备相比，检查员的优势在于其体积小巧，具有成本效益的大规模生产潜力。由于分化过程是高度敏感的，在不正确的条件下容易失败，因此验证正确的开发是至关重要的。此外，这个过程很耗时，快速检测任何错误是至关重要的。随着自动化在细胞培养中发挥越来越大的作用，监测细胞生长的能力变得越来越重要。