近年來，誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSCs）在醫(yī)學(xué)研究和臨床治療中展現(xiàn)出了巨大的潛力。iPSCs不僅能夠自我更新，還可以分化為體內(nèi)幾乎所有類型的細(xì)胞。這種獨(dú)特的特性使其在疾病模型構(gòu)建、藥物篩選和再生醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

最新研究展示出突破進(jìn)展

上個(gè)月，中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心程新研究組聯(lián)合海軍軍醫(yī)大學(xué)上海長征醫(yī)院殷浩團(tuán)隊(duì)在國際學(xué)術(shù)期刊Cell Discovery發(fā)表了最新研究成果：<Treating a type 2 diabetic patient with impaired pancreatic islet function by personalized endoderm stem cell-derived islet tissue>[1]。 這是世界范圍內(nèi)首次報(bào)道的（first-in-human）通過利用干細(xì)胞來源的自體再生胰島組織移植治愈胰島損傷性T2D的探索性臨床研究。

2型糖尿?。═2D）是一種以胰島素抵抗和胰島β細(xì)胞功能逐漸喪失為特征的慢性疾病。傳統(tǒng)的治療方法包括口服降糖藥物和胰島素注射，但這些方法僅能緩解癥狀，無法根治疾病。研究人員利用患者自身的iPSCs，通過體外分化生成胰島組織（E-胰島），并成功移植到一名T2D患者體內(nèi)。研究結(jié)果顯示，這種個(gè)性化治療方法顯著改善了患者的血糖控制，減少了外源性胰島素的需求，并未出現(xiàn)腫瘤形成等不良反應(yīng)。干細(xì)胞療法作為一種新興的治療手段，為T2D患者帶來了新的希望。
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生成和質(zhì)量控制E-胰島以及E-胰島移植的安全性/有效性評估的主要程序簡要方案^[1]

iPSCs在醫(yī)學(xué)研究和臨床應(yīng)用中展現(xiàn)出許多獨(dú)特的優(yōu)勢：

1、自我更新和多能性
iPSCs具有無限增殖的能力，并可以分化為任何類型的體細(xì)胞。這一特性使得iPSCs在再生醫(yī)學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用前景，可以用于修復(fù)和替代受損的組織和器官。

2、個(gè)性化治療
通過從患者體內(nèi)獲取細(xì)胞，重編程為iPSCs，再分化為目標(biāo)細(xì)胞類型，可以避免免疫排斥反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化治療。這種方法不僅提高了治療的安全性和有效性，還為患者提供了定制化的醫(yī)療解決方案。

3、倫理問題較少
相比于胚胎干細(xì)胞，iPSCs不涉及胚胎的使用，因此在倫理方面爭議較少。這一優(yōu)勢使得iPSCs在臨床應(yīng)用中的推廣更加容易，也為科學(xué)研究提供了更為廣闊的空間。

4、廣泛的應(yīng)用前景
iPSCs不僅在糖尿病治療中展現(xiàn)出潛力，還可以應(yīng)用于神經(jīng)退行性疾病、心血管疾病等多種疾病的研究和治療。例如，iPSCs可以用于阿爾茨海默病、帕金森病的疾病模型構(gòu)建和藥物篩選，幫助研究人員深入了解疾病機(jī)制，開發(fā)有效的治療方法。
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iPSCs培養(yǎng)和表征的挑戰(zhàn)

iPSCs在再生醫(yī)學(xué)、疾病模型構(gòu)建、藥物篩選以及個(gè)性化醫(yī)療領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，但其培養(yǎng)和表征過程中的挑戰(zhàn)也不容忽視。

1、控制變異性并確保實(shí)驗(yàn)的重現(xiàn)性
iPSCs培養(yǎng)的一個(gè)主要挑戰(zhàn)在于其對培養(yǎng)條件的高度敏感性。任何細(xì)微的變化都可能影響細(xì)胞的狀態(tài)。例如，培養(yǎng)基中的成分比例、細(xì)胞傳代的頻率和方法、以及培養(yǎng)皿的表面處理方式，都會(huì)對細(xì)胞的增殖和分化產(chǎn)生影響。

2、實(shí)現(xiàn)高通量檢測
在iPSCs研究中，高通量檢測是必不可少的，然而傳統(tǒng)的檢測方法往往耗時(shí)費(fèi)力，無法滿足大規(guī)模研究的需求。

3、深入理解細(xì)胞分化過程
了解iPSCs在分化過程中細(xì)胞形態(tài)和功能的變化，對于開發(fā)有效的細(xì)胞治療方案至關(guān)重要。傳統(tǒng)的表征方法可能存在不一致和不可靠的問題，導(dǎo)致細(xì)胞群表現(xiàn)出高度異質(zhì)性、細(xì)胞死亡率高、分化率高等問題。

4、保證細(xì)胞治療產(chǎn)品的安全性
細(xì)胞治療產(chǎn)品需要嚴(yán)格的質(zhì)量控制，避免細(xì)菌、真菌和支原體污染，以確?；颊甙踩?。
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賽多利斯iPSCs相關(guān)產(chǎn)品和解決方案

賽多利斯提供了一系列專用的工具和平臺(tái)，使用靈活、深入的工作流程，用于iPSCs的培養(yǎng)和表征。以下是一些關(guān)鍵產(chǎn)品及其應(yīng)用：

圖1：賽多利斯平臺(tái)在 iPSC 培養(yǎng)中的應(yīng)用示意圖。
使用三種賽多利斯儀器（CellCelector Flex、Incucyte^? 和 iQue^?）挑取和接種 iPSC、測定多能性并監(jiān)測細(xì)胞生長情況和匯合度。使用快速M(fèi)icrosart^? 快速實(shí)時(shí) PCR 檢測試劑盒，快速檢測和監(jiān)測支原體、細(xì)菌和真菌污染。
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應(yīng)用案例

1. 使用 CellCelector Flex全自動(dòng)無損細(xì)胞分離系統(tǒng)快速、溫和且可靠地挑取 iPSC
無論使用哪種細(xì)胞系統(tǒng)（尤其是 iPSC 等干細(xì)胞），讓細(xì)胞保持良好的健康狀態(tài)都至關(guān)重要。CellCelector Flex是一款高精度的自動(dòng)化平臺(tái)，能夠識(shí)別和挑取靶細(xì)胞，對iPSCs進(jìn)行無損操作。

• 操作簡便：友好的用戶界面，操作簡便，適合不同經(jīng)驗(yàn)水平的研究人員使用。
• 高精度和一致性：高精度地挑取和分離細(xì)胞，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一致性和可靠性。
• 溫和處理：采用溫和的處理方式，減少了對細(xì)胞的損傷，保持了細(xì)胞的多能性和健康狀態(tài)。

圖2：使用 CellCelector Flex 可以精準(zhǔn)、快速、溫和且可靠地挑取 iPSC。
使用 CellCelector 平臺(tái)拍攝的顯微照片，照片中突出顯示了系統(tǒng)選擇的 iPSC 集落。(A) 和 (B) 分別為手動(dòng)和CellCelector 挑取并接種的 iPSC 集落，用碘化丙啶 (PI) 染色以鑒別死亡細(xì)胞。顯微照片 (C) 顯示了 CellCelector 挑取之前，干細(xì)胞集落中的一個(gè)分化區(qū)域。(D) 是 (C) 中所示的培養(yǎng)板區(qū)域分離分化部分后的顯微照片。(E) 是挑取多能細(xì)胞部分之前，飼養(yǎng)細(xì)胞層上生長的大型 iPSC 集落的顯微照片。集落右下角有自發(fā)分化的跡象。(F) 是使用CellCelector Flex 挑取 (E) 中的集落后的顯微照片，CellCelector 靶向收集并轉(zhuǎn)移了多能細(xì)胞區(qū)域用于進(jìn)一步培養(yǎng)。比例尺等于 500 μm。

2. 在 iPSC 培養(yǎng)過程中監(jiān)測形態(tài)和多能潛力
采集整個(gè)分化過程中的相位圖，持續(xù)監(jiān)測分化、生長情況和細(xì)胞活性是研究iPSC必不可少的步驟。使用賽多利斯Incucyte?實(shí)時(shí)活細(xì)胞分析系統(tǒng)能夠自動(dòng)化地對iPSCs工作流程進(jìn)行成像，研究人員可以在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)監(jiān)測細(xì)胞形態(tài)和集落形成情況。
實(shí)時(shí)監(jiān)測：實(shí)時(shí)監(jiān)測細(xì)胞的形態(tài)和匯合度變化，提供連續(xù)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。
減少干擾：通過高清相差成像，在不取出培養(yǎng)板的情況下記錄細(xì)胞狀態(tài)，減少了對細(xì)胞的干擾。
數(shù)據(jù)分析：該平臺(tái)配備了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析軟件，可以定量評估細(xì)胞的健康狀況和多能性，提供精確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

圖 3：在 iPSC 培養(yǎng)過程中監(jiān)測形態(tài)和多能潛力。
在優(yōu)化 (mTESR Plus) 和未優(yōu)化 (RPMI) 條件下生長的 iPSC 的 Incucyte? 圖像。（A、D）經(jīng)Nuclight 快速紅色染料染色后的 iPSC 熒光圖像，比較了不同條件下的細(xì)胞核密度。（B、E）相同 iPSC 的相差圖像，顯示出兩個(gè)變量之間的形態(tài)差異。（C、F）Incucyte? 上的圈描分析顯示了匯合度和核熒光面積，可用于確定核質(zhì)比，如 (G) 中所示。比例尺等于 400 μm。

3. 使用 iQue^? 流式細(xì)胞儀分析 iPSC 標(biāo)記物表達(dá)的變化
為了進(jìn)一步研究 iPSC 在非最佳條件下培養(yǎng)時(shí)的多能性損失，可以使用 iQue? 流式細(xì)胞儀分析特定多能性標(biāo)記物的表面標(biāo)記物表達(dá)量，每個(gè)樣品僅需 10 ?L。
高通量分析：能夠處理大量樣品，極大提高了實(shí)驗(yàn)效率，適合大規(guī)模研究。
多參數(shù)分析：該平臺(tái)可以同時(shí)分析多個(gè)標(biāo)記物的表達(dá)，提供全面的細(xì)胞表征數(shù)據(jù)。
靈活性強(qiáng)：iQue?平臺(tái)適用于多種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，能夠靈活調(diào)整實(shí)驗(yàn)參數(shù)，滿足不同研究需求。

圖 4：使用 iQue^? 高通量流式細(xì)胞儀分析 iPSC 標(biāo)記物表達(dá)的變化。
iQue Forecyt^? 軟件收集的 iPSC 生長數(shù)據(jù)的散點(diǎn)圖，iPSC 分別在優(yōu)化培養(yǎng)基 (mTESR Plus) 和未優(yōu)化培養(yǎng)基 (RPMI) 中培養(yǎng)了 (A) 2 天和 (B) 4 天，誘導(dǎo)“分化”。圖中顯示了 SSEA-1（非多能性標(biāo)記物）、SSEA-4（多能性標(biāo)記物）、TRA-1-60（多能性標(biāo)記物）和“多能性”（SSEA-1 陰性，SSEA-4/TRA-1-60 陽性）的標(biāo)記物表達(dá)量（± SEM，n=4）。圖 (C) 顯示了 iQue Forecyt^? 軟件所呈現(xiàn)的 SSEA-1 和“多能性”標(biāo)記物原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集自優(yōu)化和未優(yōu)化條件下生長 2 天的 iPSC (n=4)。NCCIT 和 THP-1 分別是多能性標(biāo)記物表達(dá)和非多能性標(biāo)記物表達(dá)的對照細(xì)胞系。
4. 快速實(shí)時(shí)PCR試劑盒進(jìn)行無菌檢測
Microsart^? ATMP 快速實(shí)時(shí) PCR 檢測試劑盒，快速檢測和監(jiān)測支原體、細(xì)菌和真菌污染。在3小時(shí)內(nèi)即可完成細(xì)菌和真菌污染的檢測。在iPSC療法發(fā)現(xiàn)和開發(fā)過程中快速準(zhǔn)確地檢測污染物，從而提高安全性。

結(jié)語：

誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSCs）作為一種重要的科研工具，展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。從糖尿病的個(gè)性化治療到各種復(fù)雜疾病的研究，iPSCs為我們打開了探索生命奧秘的新大門。賽多利斯提供的iPSCs相關(guān)產(chǎn)品和解決方案，通過高效的培養(yǎng)、監(jiān)測和表征平臺(tái)，為研究人員提供了有力的支持。我們期待未來更多的科研成果和臨床應(yīng)用，為人類健康事業(yè)貢獻(xiàn)更多的力量。

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參考文獻(xiàn)：
[1] Wu, J., Li, T., Guo, M. et al. Treating a type 2 diabetic patient with impaired pancreatic islet function by personalized endoderm stem cell-derived islet tissue. Cell Discov 10, 45 (2024). https://doi.org/10.1038/s41421-024-00662-3
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