基于流体剪切作用的全自动诱导多能干细胞获取技术研究

目的诱导多能干细胞(i PSCs)在个性化医疗和疾病模型建立中扮演着至关重要的角色。然而,传统的i PSCs单克隆获取方法存在效率低下、获取细胞纯度不高等问题。为了克服这些挑战,本研究基于流体剪切作用设计并验证一款能够自动化i PSC挑取、培养基换液、细胞扩增的机器人平台。通过研究流体剪应力对细胞谱系特异选择的力学-生物学作用机理,以期通过操作流体剪切力实现了对i PSC细胞筛选的策略。方法构建了一种集成了体细胞重编程培养、培养基更换、i PSC单克隆获取等多种功能的机器人平台。该平台利用流体动力学原理,通过精细的空间原位剪切流操纵实现对i PSCs单克隆细胞的特异性挑取。结果实验结果表明,基于流体剪切方法的细胞获取技术可以实现无酶、无损、无标记的方式进行i PSC细胞获取,并且可以基于细胞的黏附力差异,实现对不同谱系类型细胞的高特异性选择。与传统手动获取方法相比,采用流体剪切的挑取方法显著提升了i PSCs的挑取速度及细胞获取纯度(3.7倍)。结论本研究成功开发的基于流体剪切的机器人平台不仅显著提高了单克隆i PSCs的纯化效率和纯度,而且所获得的i PSCs保持了多能性特征。该平台可以作为从i PSCs中自动分离和纯化特定谱系细胞的有效工具,推动个性化医疗发展的进程。