$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
يمكن اعتبار الخلايا الجذعية الوسيطة (MSCs) مصدرا قابلا للتطوير للخلايا المناسبة للعلاجات القائمة على الخلايا ويمكن اعتبارها نظاما قياسيا ذهبيا في الطب التجديدي. يمكن عزل هذه الخلايا من مجموعة متنوعة من المصادر في الجسم بأصول أنسجة مختلفة1. اعتمادا على أنسجة المصدر ، يعرض كل نوع من أنواع MSC سلوكا غامضا في المختبر 2. ويلاحظ هذا بشكل جيد في خصائصها المورفولوجية والوظيفية3. أظهرت دراسات متعددة تباينا داخل النسيل في الأبعاد ، بما في ذلك تمايز الأنسجة البالغة ، والحالة الجينومية ، والبنية الأيضية والخلوية ل MSCs 2,4.
كان التنميط المناعي للخلايا تطبيقا شائعا لقياس التدفق الخلوي لتحديد الخلايا الجذعية ، وقد تم استخدام ذلك من قبل الجمعية الدولية للعلاج بالخلايا والجينات (ISCT) في عام 2006 لوصف قائمة بالمعايير الدنيا لتحديد الخلايا على أنها MSCs. وذكر أنه إلى جانب الالتصاق البلاستيك والقدرة على التمايز إلى ثلاث سلالات (عظمية المنشأ ، غضروفية ، ودهنية) في المختبر ، يجب أن يعبر ≥95٪ من سكان الخلايا عن CD105 و CD73 و CD90 ، ويجب أن تفتقر هذه الخلايا إلى التعبير (≤2٪ إيجابي) ل CD34 و CD45 و CD11b و CD14 و HLA-DR ، كما تم قياسها بواسطة قياس التدفقالخلوي 5. على الرغم من أن MSCs تم تعريفها بواسطة مجموعة من المؤشرات الحيوية بموجب الحد الأدنى من معايير ISCT ، إلا أنه لا يمكن قياس خصائصها المناعية باستخدام هذه المؤشرات الحيوية وكانت هناك حاجة إلى المزيد من هذه المعايير لجعل المقارنات عبر الدراسة والاختلافات النسيلية أسهل في القياس الكمي2.
على الرغم من المبادئ التوجيهية التي وضعتها ISCT ، فقد أظهرت الأبحاث المكثفة حول MSCs أن عدم التجانس موجود في هذه الفئة من السكان ، والذي يمكن أن ينشأ بسبب العديد من العوامل ، ويرجع ذلك أساسا إلى الطبيعة المنتشرة في كل مكان لعدم التجانس الذي ينشأ بين الجهات المانحة MSC6 ، ومصادر الأنسجة7 ، والخلايا الفردية داخل السكان النسيلي8 ، وظروف الثقافة 2,9 ، 10. يعد توصيف وتنقية هذه الخلايا الأولية من مجموعة متنوعة من مصادر الأنسجة لضمان الجودة ومصير الخلايا خطوات أساسية في إنتاجها. تتطلب الحاجة إلى فهم الاختلافات المعروضة بين السكان طريقة فعالة لحلها إلى مجموعات فرعية يمكن تقسيمها وجمعها بشكل منفصل11. تساعد تحليلات مستوى الخلية الواحدة في التغلب على تحديات الاختلاف بين الخلية والخلية ، وتقليل الضوضاء البيولوجية الناشئة عن مجموعة غير متجانسة ، وتوفر القدرة على التحقيق في الخلايا النادرة وتوصيفها12.
بناء على الغرض والمعلمات المختارة ، يمكن استخدام عدة طرق لفرز وإثراء المجموعات السكانية المختارة. يمكن أن تشتمل تقنيات فرز الخلايا على طرق فرز بالجملة وفرز خلية واحدة. في حين أن الفرز بالجملة يمكن أن يثري السكان المستهدفين من خلال فرز الخلايا المنشطة مغناطيسيا (MACS) 13 ، والتجزئة 14 ، والتطهير 15 ، فإن الفرز أحادي الخلية يمكن أن يثري مجموعات أكثر تجانسا عن طريق فرز الخلايا المنشط بالفلورة (FACS) 11. ويسلط الجدول 1 الضوء على التحليلات المقارنة لكل طريقة من هذه الطرق مع مجموعة المزايا والعيوب الخاصة بها.
الجدول 1: تحليلات مقارنة للتقنيات المختلفة: MACS ، والتجزئة ، والتطهير ، و FACS مع إبراز الاختلافات في مبدأها ومزايا وعيوب اختيار تقنية معينة على أخرى. الاختصارات: MACS = فرز الخلايا المنشط مغناطيسيا ؛ FACS = فرز الخلايا المنشط بالتألق. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الجدول.
منذ ظهور هذه التقنية ، لعب قياس التدفق الخلوي أحادي الخلية دورا رئيسيا في التعداد16 ، والكشف ، وتوصيف مجموعة خلايا معينة في عينة غير متجانسة17. وضع هيويت وآخرون في عام 2006 الأساس لمنهجية فرز الخلايا الآلية لتعزيز عزل المجمعات المتجانسة للخلايا الجذعية الجنينية البشرية المتمايزة (hESCs)18. أدى الفرز أحادي الخلية إلى إثراء مجموعة hESCs المحولة بواسطة GFP مما يسهل عزل المستنسخة المعدلة وراثيا ، مما فتح بعدا جديدا في البحث السريري. لتحسين كفاءة الفرز ، تم اتباع نهجين بشكل عام ؛ إما أن يتم تعديل وسائط جمع المجموعات السكانية التي تم فرزها للحفاظ على صلاحية وتكاثر الخلايا بعد الفرز19 أو يتم تعديل خوارزمية / برنامج فرز الخلايا بشكل مناسب12.
مع تقدم التكنولوجيا ، تمكنت أجهزة قياس التدفق الخلوي التجارية وأجهزة فرز الخلايا من المساعدة في مواجهة التحديات التي تمت مواجهتها أثناء فرز مجموعات الخلايا الهشة والنادرة بشكل معقم ، وخاصة الخلايا الجذعية من أصول مختلفة. كان أحد التحديات الرئيسية لعلماء بيولوجيا الخلايا الجذعية هو العزلة النسيلية للخلايا الجذعية البشرية متعددة القدرات باتباع بروتوكولات النقل المطلوبة في دراسات تحرير الجينات19. تمت معالجة ذلك عن طريق فرز الخلايا المفردة إلى 96 لوحة جيدة تم تغليفها بالخلايا الليفية الجنينية للفأر (MEFs) جنبا إلى جنب مع المكملات الغذائية ومثبطات ROCK التجارية الصغيرة. ومع ذلك ، يمكن تحسين استراتيجيات عزل الخلايا إلى حد كبير باستخدام فرز المؤشر ، وهي سمة من سمات خوارزمية الفرز التي تحدد النمط المناعي للخلايا الفردية التي تم فرزها12. ساعدت هذه الطريقة المكررة في فرز الخلية الواحدة ليس فقط في تعزيز كفاءة الفرز للخلايا الجذعية ، خاصة فيما يتعلق بمجموعات الخلايا الجذعية المكونة للدم النادرة ، ولكن أيضا ربط المستنسخة أحادية الخلية بكفاءة بمقايساتها الوظيفيةالنهائية 20.
تركز هذه الورقة على فرز الخلايا الجذعية أحادية الخلية للخلايا الجذعية المناعية من الأسنان اللبنية المقشرة البشرية (SHEDs) لإثراء المجموعات الفرعية لدراسة قدراتها على التمايز الوظيفي. باستخدام مزيج من علامتين إيجابيتين ل MSC ، CD90 و CD73 ، وعلامة مكونة للدم سلبية CD45 ، تم تحديد MSCs ذات النمط المناعي وتم تحديد التعبيرات الخافتة والصفرية. بناء على النمط المناعي الخاص بهم ، تم تحديد المجموعات السكانية الفرعية على أنها MSCs نقية ، مجموعات إيجابية واحدة وسلبية مزدوجة. تم فرزها باستخدام وضع الفرز أحادي الخلية للحصول على مجموعات فرعية نقية وغنية لمزيد من الدراسات الوظيفية لتحديد ما إذا كان التعبير التفاضلي للعلامات هو قطعة أثرية لظروف الاستزراع في المختبر أو ما إذا كان له أي تأثير على الخصائص الوظيفية أيضا. تم فرز الخلايا التي لم تكن معبرات متجانسة من "علامات MSC الإيجابية" لدراسة خصائصها الوظيفية.