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们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的结果是人类间充质干细胞(MSC)的分化，后者很容易从成人骨髓中获得。MSCs已被证明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，结果可能会有很大不同，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。为了解决这个问题，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。使用一个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：“能够做到这一点非常棒，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，“该系统的优势在于，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型铸件。” 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。“结合在一起，这些工具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足够简单，它可以快速传播，这就是我们的目标。“

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