新技术帮助研究人员确定干细胞如何分化

由于日本RIKEN定量生物学中心的科学家开发的机器学习和微细加工技术相结合，现在可以看到干细胞分化。发表于PLOS One的结果随后是人类间充质干细胞(MSC)的分化，这种细胞很容易从成人骨髓中获得。

已经证明MSCs对再生医学和干细胞治疗很重要，因为它们可以修复许多不同类型的器官损伤，因为它们能够分化成各种细胞类型，包括骨骼，肌肉和脂肪。根据细胞的生长方式，结果可能会有很大差异，因此控制分化是一个重要的目标。

在不同条件下观察MSC分化是理解如何控制过程的重要步骤。然而，事实证明这在两个方面具有挑战性。首先，细胞生长的物理空间对结果具有显着影响，导致它们分化的细胞类型的显着变化。研究这种效应需要一致且持久的空间限制。其次，对通过人工观察开发的细胞类型进行分类是耗时的。

以前的研究已经将细胞生长限制在载玻片上的纤连蛋白上。细胞只能粘附和分化纤连蛋白存在的位置，因此受到化学限制。然而，该程序需要高技术技能才能长时间保持限制。为了克服这个问题，该研究的第一作者田中信行决定寻找一种限制它们的新方法。使用简单的琼脂糖凝胶物理限制系统，他发现他可以维持它们长达15天。Tanaka说：“能够做到这一点真是太棒了，因为琼脂糖凝胶是生物实验室常用的材料，可以很容易地在PDMS硅胶模具中形成微铸件。”

他继续说道，“这个系统的优势在于，一旦获得PDMS模具，用户只需要琼脂糖凝胶和真空干燥器就能产生高度可重复的微铸模。”真空泵将琼脂糖凝胶拉入模具中。他解释说，“我们为苏黎世联邦理工学院的共同作者提供了协议，他们进行了琼脂糖微铸造并进行了干细胞分化研究。干细胞被捕获在微结构中，它们的分化在捕获条件下得到控制。”

Tanaka的论文还描述了一种使用机器学习的自动细胞类型分类系统，它可以减少分析细胞所需的时间和劳动力。“这些工具结合在一起，为我们提供了一种了解干细胞在特定条件下如何分化的有效方法。”

根据进行研究的综合生物设备实验室负责人Yo Tanaka的说法，“我们希望这将打破迄今阻碍该领域研究的障碍，并有助于建立生物学家和工程师之间的和谐。传统上工程师一直在开发新技术，但科学家们更喜欢使用成熟的技术。但是，如果我们新开发的技术很简单，它可以快速传播，这就是我们的目标。“

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