羅格斯大學(xué)和其他大學(xué)的科學(xué)家們創(chuàng)造了一種新的方法來比以前更早地識(shí)別干細(xì)胞的狀態(tài)和命運(yùn)。了解干細(xì)胞的命運(yùn) - 它最終會(huì)變成的細(xì)胞類型 - 以及它在發(fā)育過程中的距離可以幫助科學(xué)家更好地操縱細(xì)胞進(jìn)行干細(xì)胞治療。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于其簡(jiǎn)單性和多功能性，Rutgers的生物醫(yī)學(xué)工程和化學(xué)與生物化學(xué)工程的杰出教授，最近發(fā)表在“ 科學(xué)報(bào)告 ”雜志上的一項(xiàng)研究的資深作者Prabhas V. Moghe說。“它將迎來下一波研究和發(fā)現(xiàn)，”他補(bǔ)充道。

評(píng)估干細(xì)胞狀態(tài)的現(xiàn)有方法著眼于整個(gè)細(xì)胞群，但不足以識(shí)別單個(gè)細(xì)胞的命運(yùn)。但是當(dāng)植入干細(xì)胞時(shí)(例如在癌癥治療后的骨髓移植期間)，知道每個(gè)細(xì)胞將成為所需的細(xì)胞類型是至關(guān)重要的。此外，用于區(qū)分細(xì)胞類型的許多蛋白質(zhì)標(biāo)記物直到細(xì)胞轉(zhuǎn)變后才出現(xiàn)，這對(duì)于某些應(yīng)用來說可能為時(shí)已晚。

為了確定干細(xì)胞命運(yùn)的早期信號(hào)，來自多所大學(xué)的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)合作使用超分辨率顯微鏡來分析表觀遺傳修飾。表觀遺傳修飾改變了DNA在細(xì)胞核內(nèi)的包裹方式，允許表達(dá)不同的基因。一些修飾表明干細(xì)胞正在轉(zhuǎn)變?yōu)樘囟愋偷募?xì)胞，例如血液，骨骼或脂肪細(xì)胞。使用這種新方法，科學(xué)家團(tuán)隊(duì)能夠確定細(xì)胞在其他技術(shù)之前的命運(yùn)。

“有能力可視化干細(xì)胞的未來將使用干細(xì)胞幫助再生組織和治療疾病的一些問題，”國(guó)家生物醫(yī)學(xué)成像研究所組織工程和再生醫(yī)學(xué)項(xiàng)目主任Rosemarie Hunziker說。生物工程。“這是一種相對(duì)簡(jiǎn)單的方法，可以確定正確使用的細(xì)胞。”

該方法稱為EDICTS(細(xì)胞過渡態(tài)的表觀標(biāo)記描述成像)，涉及標(biāo)記表觀遺傳修飾，然后以超分辨率對(duì)細(xì)胞成像，以查看標(biāo)記的精確位置。“我們能夠劃分和捕捉這些細(xì)胞的變化，這些細(xì)胞實(shí)際上并未通過質(zhì)譜等既定技術(shù)進(jìn)行區(qū)分，”Moghe說。他將該方法描述為“對(duì)細(xì)胞內(nèi)臟進(jìn)行指紋識(shí)別”，結(jié)果是每個(gè)細(xì)胞組織的可量化描述符(例如，特定修飾如何在整個(gè)細(xì)胞核中分布)。

該團(tuán)隊(duì)通過測(cè)量培養(yǎng)在培養(yǎng)皿中的人類干細(xì)胞細(xì)胞核中的兩種表觀遺傳修飾來證明該方法的能力。他們添加了化學(xué)物質(zhì)，誘使一些細(xì)胞成為脂肪細(xì)胞而其他細(xì)胞成為骨骼，而另一組成為對(duì)照。在三天之內(nèi)，在傳統(tǒng)方法可以識(shí)別細(xì)胞之間的這種差異之前兩到四天，修飾的定位在用于不同命運(yùn)的細(xì)胞中變化。該技術(shù)具有查看單個(gè)細(xì)胞內(nèi)區(qū)域變化的特異性，而現(xiàn)有技術(shù)只能測(cè)量整個(gè)細(xì)胞群中的總修飾水平。

“水平?jīng)]有顯著差異，但它們的組織結(jié)構(gòu)是不同的，這似乎與這些細(xì)胞實(shí)際上表現(xiàn)出不同命運(yùn)的事實(shí)相關(guān)，”Moghe說。“它允許我們從不同細(xì)胞群體中取出一個(gè)細(xì)胞”，這可以幫助研究人員選擇特定細(xì)胞用于不同的干細(xì)胞應(yīng)用。

他說，這種方法就像標(biāo)記，染色和成像細(xì)胞一樣容易 - 許多研究人員已經(jīng)熟悉這些技術(shù)。隨著能夠進(jìn)行超分辨率成像的顯微鏡變得更加廣泛，科學(xué)家可以使用它來分類和篩選不同類型的細(xì)胞，了解特定藥物如何破壞表觀遺傳信號(hào)，或確保植入的干細(xì)胞不會(huì)轉(zhuǎn)化為錯(cuò)誤的細(xì)胞類型。