Cell子刊：干细胞扩增的瓶颈在哪里

科学家们通过延时成像（time-lapse imaging）技术，找到了限制胚胎干细胞生成克隆的关键性瓶颈。这一发现有望大大推动胚胎干细胞在再生医学领域的应用，文章发表在Cell旗下的Stem Cell Reports杂志上。

胚胎干细胞能够分化为机体中任何类型的细胞，是再生医学中的重要细胞来源。然而，这些干细胞的临床应用还面临着不少阻碍。

培养人类胚胎干细胞的研究者们发现，核型正常的细胞在植板（plating）之后只有少数能够分裂，而且它们的子细胞还会出现持续性的死亡，很少能形成可以长期增殖的克隆。

Sheffield大学的Peter Andrews教授和Daniel Coca教授领导研究团队，对单个人类胚胎干细胞进行了延时成像，并由此鉴定了限制干细胞生长的主要瓶颈。研究显示，在长期培养过程中发生了适应性突变的干细胞，受到的生长限制有所缓解，能够进行更有效的扩增。

Sheffield大学的Dr Ivana Barbaric说：“我们研究胚胎干细胞，是因为它们有成为任何细胞类型的潜力。通过体外培养获得大量未分化的胚胎干细胞，是用这些细胞进行治疗的前提。问题是这些细胞在体外培养时容易大量死亡，扩增效率比较低。”

“在长期体外培养的条件下，胚胎干细胞能够通过自发突变，提高自己的生长能力。为了安全使用这些细胞进行治疗，我们需要了解培养条件对细胞的影响，以及细胞对此做出的适应。”

研究人员将延时显微成像、单细胞追踪技术和数学模型结合起来，对普通胚胎干细胞和已经适应培养的干细胞进行了比较。他们从中确定了影响克隆形成的三个主要瓶颈：植板后的细胞生存情况、细胞进入有丝分裂的情况、以及分裂后的细胞死亡情况。

研究显示，在同样的培养条件下，已经适应培养的干细胞在上述三个方面表现更好，能够形成更多的克隆。此外，增加细胞间的接触或者添加促进细胞生存的化合物，也能缓解这三方面的问题。

Sheffield大学的Dr Veronica Biga补充道，“我们开发了一种新的分析方法，通过延时成像检测到了大量的参数。”研究人员打算将这种方法进一步完善，形成一个进行成像处理和分析的软件解决方案，帮助人们在药物研发或培养条件筛选时，通过延时成像技术监控细胞的行为。