使用芯片平台分化的神经干细胞

研究人员改进了一项将普通皮肤细胞转化为神经干细胞的技术，这一进展有助于缩小阿尔茨海默病和帕金森病的个性化细胞疗法的差距。

瑞典皇家理工学院

4月24日消息

瑞典皇家理工学院（KTH Royal Institute of Technology）的研究人员通过使用一种专门设计的微流控设备，开发了一种前所未有的、更快速的方法，将人类皮肤细胞重编程为诱导多能干细胞（iPSCs），并进一步将其转化为神经干细胞。

该研究的第一作者 Saumey Jain 表示，该平台可以改进细胞疗法并降低其成本，使细胞更容易与患者身体相匹配并被接受。研究结果近日发表在《先进科学》（Advanced Science）杂志上。

研究于2024年4月24日发表在《Advanced Science》（最新影响因子：15.1）杂志上

该研究的资深作者、KTH 微纳米系统学部副教授 Anna Herland 表示，该研究首次展示了使用微流控技术将 iPSCs 重定向为神经干细胞的情况。

将普通细胞转化为神经干细胞的过程实际上是一个两阶段的工程。首先通过使用涉及将细胞暴露于生物化学信号的过程，将细胞诱导为具有生成不同细胞类型能力的多能干细胞（iPSCs）。

然后，将这些细胞转移到模拟神经系统形成过程中涉及的信号提示和发育过程的培养基中。这一阶段称为神经分化，它引导细胞致力于成为神经干细胞。

近十年来，这种实验室工作的培养基已从培养皿转向微流控设备。Herland 表示，新平台在 iPSC 生成和神经干细胞分化两个阶段都改进了微流控技术。

用于诱导干细胞的微流控芯片的特写

研究人员使用来自人类皮肤活检的细胞发现，与传统的培养皿格式相比，微流控平台能在更早的阶段促进细胞向神经干细胞的转化。

Herland 表示：“我们记录了微流控平台的受限环境会促进神经干细胞生成的转化。”

该研究概述了设备制造、体细胞重编程为iPSC以及使用双SMAD抑制方案将iPSC诱导为神经干细胞以产生神经干细胞的过程。a）用于制造微流控设备的工艺流程，其中用于体细胞重编程（R）和神经诱导（N）的通道高度分别为0.4mm和0.6mm，导致通道体积和总体积的差异如表所示。b）使用mRNA转染在微流控设备和培养皿上将体细胞重编程为iPSC的过程的概述。c）使用双SMAD抑制方案在微流控设备和培养皿上将iPSC诱导为神经干细胞过程的概述

Jain 表示，微流控芯片使用聚二甲基硅氧烷（PDMS）制造起来很容易，而且其微尺度大小在试剂和细胞输入方面节省了大量成本。

他说，该平台可以轻松修改，以适应分化为其他细胞类型的需求。它可以实现自动化，提供一个封闭系统，确保在产生高度同质的细胞群时具有一致性和可靠性。

Jain 补充说：“这标志着向实现阿尔茨海默病和帕金森病的个性化细胞疗法可及性又迈出了一步。”

为这项研究做出贡献的还有来自卡罗林斯卡学院（Karolinska Institutet）和隆德大学（Lund University）的研究人员，他们在 VINNOVA 资助的 IndiCell 联盟中进行了合作。

创立于1827年的瑞典皇家理工学院

参考文献

Source：KTH Royal Institute of Technology

Device improves stem cell generation and chance for accessible Alzheimer’s cell therapy

Reference：

S. Jain, D. Voulgaris, S. Thongkorn, R. Hesen, A. Hägg, M. Moslem, A. Falk, A. Herland, On-Chip Neural Induction Boosts Neural Stem Cell Commitment: Toward a Pipeline for iPSC-Based Therapies. Adv. Sci. 2024, 2401859. https://doi.org/10.1002/advs.202401859

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       原文标题 : 新设备提高了干细胞的生成率和阿尔茨海默病细胞疗法应用的可能性