超分辨率成像有助于确定干细胞的未来

罗格斯大学和其他大学的科学家们创造了一种新的方法来比以前更早地识别干细胞的状态和命运。了解干细胞的命运 - 它最终会变成的细胞类型 - 以及它在发育过程中的距离可以帮助科学家更好地操纵细胞进行干细胞治疗。该方法的优点在于其简单性和多功能性，Rutgers的生物医学工程和化学与生物化学工程的杰出教授，最近发表在“ 科学报告 ”杂志上的一项研究的资深作者Prabhas V. Moghe说。“它将迎来下一波研究和发现，”他补充道。

评估干细胞状态的现有方法着眼于整个细胞群，但不足以识别单个细胞的命运。但是当植入干细胞时(例如在癌症治疗后的骨髓移植期间)，知道每个细胞将成为所需的细胞类型是至关重要的。此外，用于区分细胞类型的许多蛋白质标记物直到细胞转变后才出现，这对于某些应用来说可能为时已晚。

为了确定干细胞命运的早期信号，来自多所大学的跨学科团队合作使用超分辨率显微镜来分析表观遗传修饰。表观遗传修饰改变了DNA在细胞核内的包裹方式，允许表达不同的基因。一些修饰表明干细胞正在转变为特定类型的细胞，例如血液，骨骼或脂肪细胞。使用这种新方法，科学家团队能够确定细胞在其他技术之前的命运。

“有能力可视化干细胞的未来将使用干细胞帮助再生组织和治疗疾病的一些问题，”国家生物医学成像研究所组织工程和再生医学项目主任Rosemarie Hunziker说。生物工程。“这是一种相对简单的方法，可以确定正确使用的细胞。”

该方法称为EDICTS(细胞过渡态的表观标记描述成像)，涉及标记表观遗传修饰，然后以超分辨率对细胞成像，以查看标记的精确位置。“我们能够划分和捕捉这些细胞的变化，这些细胞实际上并未通过质谱等既定技术进行区分，”Moghe说。他将该方法描述为“对细胞内脏进行指纹识别”，结果是每个细胞组织的可量化描述符(例如，特定修饰如何在整个细胞核中分布)。

该团队通过测量培养在培养皿中的人类干细胞细胞核中的两种表观遗传修饰来证明该方法的能力。他们添加了化学物质，诱使一些细胞成为脂肪细胞而其他细胞成为骨骼，而另一组成为对照。在三天之内，在传统方法可以识别细胞之间的这种差异之前两到四天，修饰的定位在用于不同命运的细胞中变化。该技术具有查看单个细胞内区域变化的特异性，而现有技术只能测量整个细胞群中的总修饰水平。

“水平没有显着差异，但它们的组织结构是不同的，这似乎与这些细胞实际上表现出不同命运的事实相关，”Moghe说。“它允许我们从不同细胞群体中取出一个细胞”，这可以帮助研究人员选择特定细胞用于不同的干细胞应用。

他说，这种方法就像标记，染色和成像细胞一样容易 - 许多研究人员已经熟悉这些技术。随着能够进行超分辨率成像的显微镜变得更加广泛，科学家可以使用它来分类和筛选不同类型的细胞，了解特定药物如何破坏表观遗传信号，或确保植入的干细胞不会转化为错误的细胞类型。

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