تطبيق تلطيخ الميتوكوندريا الحية في فرز الخلايا لتنقية خلايا الكبد المشتقة من الخلايا الجذعية متعددة القدرات التي يسببها الإنسان
ديسمبر 1, 2023
يمكن تنقية خلايا الكبد المشتقة من الخلايا الجذعية متعددة القدرات من خلال فرز الخلايا ، باستخدام مزيج من تلطيخ الميتوكوندريا وجزيء التصاق خلايا الكريات البيض المنشط (ALCAM ، المعروف أيضا باسم CD166).
نطاق بحثنا هو تنقية خلايا الكبد المشتقة من الخلايا الجذعية البشرية متعددة القدرات ، باستخدام دون تعديل وراثي. نحن نهدف إلى معالجة مسألة المخاطر السرطانية المرتبطة بالخلايا غير المتمايزة ، من بين تلك المتمايزة عن الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات البشرية. أحد التحديات التجريبية الحالية هو انخفاض نقاء الخلية ، بسبب التخزين الميكانيكي للفرز.
نحن نعمل على تطوير طريقة تنقية جديدة ، تستخدم ميزات التمثيل الغذائي الفريدة لخلايا الكبد ، للتنقية على نطاق واسع. لا يمكن لإحدى طرق الفرز غير الخلوية للخلايا السلفية الكبدية الحصول على خلايا كبدية نقية. واحد آخر لخلايا الكبد الناضجة يمكن أن يعالج فقط جزء صغير من خلايا الكبد ، بسبب التعبير المحدود لبروتين العلامة.
في المقابل ، يمكن لنهجنا الحصول على خلايا الكبد عند مستويات نضج مختلفة مع عشية أعلى. خلايا الكبد البشرية المشتقة من الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات غير ناضجة للغاية، وتظهر المزيد من الانخفاض في التعبير الكلي لخلايا الكبد بعد التنقية. هدفنا المستقبلي هو تعزيز تعديل خلايا الكبد باستخدام التكنولوجيا العضوية والتطورات اليومية في الطب التجديدي واكتشاف الأدوية.
اعرض النص الكامل واحصل على الوصول إلى آلاف الفيديوهات العلمية
نظرة عامة
تتناول هذه الدراسة تنقية الخلايا الكبدية المشتقة من الخلايا الجذعية البشرية المستحثة متعددة القدرات باستخدام طريقة جديدة لفرز الخلايا، وذلك لتجنب التعديلات الجينية. ويركز البحث على التغلب على التحديات مثل انخفاض حيوية الخلايا أثناء عملية الفرز، ويهدف إلى تحقيق عائد أعلى من الخلايا الكبدية الناضجة لاستخدامها في تطبيقات الطب التجديدي واكتشاف الأدوية.
المكونات الرئيسية للدراسة
مجال البحث
- بيولوجيا الخلايا الجذعية
- تمايز خلايا الكبد
- تقنيات فرز الخلايا
خلفية علمية
- تمتلك الخلايا الجذعية متعددة القدرات إمكانيات في الطب التجديدي.
- تشكل الخلايا المتبقية غير المتمايزة مخاطر مسببة للأورام.
- تفتقر الطرق الحالية إلى الكفاءة في الحصول على خلايا كبدية نقية.
الطرق المستخدمة
- فرز الخلايا المنشط فلوريسنتياً (FACS)
- الخلايا الجذعية البشرية المستحثة متعددة القدرات
- تقنيات صبغ وحيوية الخلايا
النتائج الرئيسية
- نجحت هذه الطريقة في الحصول على خلايا كبدية ناضجة بنقاوة عالية (97%).
- تم تعزيز حيوية الخلايا، مما عالج مشكلات الإجهاد الميكانيكي المرتبطة بعملية الفرز.
- أظهرت المجموعات النقية من الخلايا الشبيهة بالخلايا الكبدية مورفولوجيا مميزة.
الاستنتاجات
- توضح هذه الدراسة فعالية طريقة فرز مبتكرة في الحصول على خلايا كبدية نقية من الخلايا الجذعية.
- تعتبر هذه النتائج ذات صلة بتعزيز استراتيجيات الطب التجديدي وجهود اكتشاف الأدوية.
الأسئلة الشائعة
الأهمية الصناعية التنفيذية
تعد تنقية الخلايا الكبدية المشتقة من الخلايا الجذعية البشرية المستحثة متعددة القدرات (iPSC) نقطة تحول حاسمة لكل من الطب التجديدي واكتشاف الأدوية في المرحلة ما قبل السريرية، حيث تشكل الخلايا غير المتمايزة المتبقية مخاطر مسببة للأورام. يستفيد سير العمل الموصوف والقائم على تقنية FACS من صبغ الميتوكوندريا واختيار علامة السطح ALCAM لتحقيق مجموعات من الخلايا الكبدية عالية النقاء دون تعديل وراثي. وهذا يتيح تطبيقات لاحقة أكثر أماناً ويدعم الثقة التنبؤية في نمذجة الأمراض وتقييم المركبات.
التطبيقات الاستراتيجية في مجال البحث والتطوير في الصناعات الدوائية الحيوية
الاكتشاف المبكر والتحقق من الهدف
- يتيح التحقق الوظيفي من تمايز الخلايا الكبدية من الخلايا الجذعية متعددة القدرات.
- يقلل من الغموض البيولوجي عن طريق عزل مجموعات الخلايا الكبدية الناضجة لإجراء الدراسات الميكانيكية.
- يدعم الثقة التنبؤية في الارتباط بالهدف واستقصاء المسارات باستخدام خلايا منقاة.
الفحص وتطوير المقايسة
- يوفر مجموعات من الخلايا الكبدية عالية النقاء وموحدة لضمان تطوير فحوصات مخبرية قابلة للتكرار.
- يسهل التقييم الكمي للمؤشرات الخاصة بالخلايا الكبدية مثل تعبير albumin.
- يتيح إجراء مسح موثوق للمركبات عن طريق تقليل التلوث الناجم عن الخلايا غير المتمايزة أو الخلايا غير الكبدية.
الأبحاث الترجمية وما قبل السريرية
- يُحسّن نمذجة الأمراض ذات الصلة من خلال توفير خلايا كبدية مُثبتة وظيفياً لدراسات السمية والاستقلاب.
- يدعم مواءمة المؤشرات الحيوية الانتقالية من خلال نمط ظاهري خلوي وتعبير عن المؤشرات يتسمان بالاتساق.
- يقلل من المخاطر في التطوير قبل السريري من خلال ضمان نقاء المجتمع الخلوي والنضج الوظيفي.
تكامل مسار العمل وتدفق العمليات
تتكامل طريقة التنقية القائمة على نظام FACS هذه ضمن تسلسل عملية الاكتشاف، بدءاً من تمايز الخلايا الجذعية وصولاً إلى تحديد المركبات الرائدة والتحقق من الفعالية في المرحلة ما قبل السريرية.
- بيولوجيا الاكتشاف: يدعم اختبار الفرضيات وتقليل المخاطر البيولوجية من خلال عزل الخلايا الكبدية الناضجة من المزارع غير المتجانسة.
- الفحص: يوفر مجموعات خلوية قابلة للتكرار وجاهزة للمقايسة من أجل تقييم المركبات في المراحل اللاحقة.
- التحليلات: يتيح القياس الكمي للألبومين ومؤشرات الخلايا الكبدية الأخرى لمقارنة ظروف التمايز.
- الأبحاث الانتقالية: يوفر الاستمرارية للدراسات قبل السريرية التي تتطلب خلايا كبدية بشرية تم التحقق من صحتها.
- إعادة الاستخدام المؤسسي: يؤسس لسير عمل غير جيني وقابل للتوسع يمكن تكييفه مع سلالات أخرى مشتقة من الخلايا الجذعية.
التأثير التشغيلي والمؤسسي
- القيمة العلمية: تزيد من الثقة التنبؤية وتقلل من الغموض الميكانيكي في الدراسات القائمة على الخلايا الكبدية.
- القيمة التشغيلية: توحد عمليات التنقية، وتعزز إمكانية إعادة التكرار، وتدعم القابلية للتوسع في الدراسات الأكبر.
- القيمة الاستراتيجية: تحسن جودة قرارات المضي قدماً أو التوقف وتُقلل من المخاطر البيولوجية في المراحل المتأخرة ضمن مسارات الطب التجديدي واكتشاف الأدوية.
- التأثير على محفظة المشاريع: تتيح تحديد الأولويات بناءً على المخاطر من خلال توفير مجموعات خلوية عالية النقاء ومثبتة وظيفياً.
اعتبارات التنفيذ
- يتطلب خبرة في زراعة الخلايا الجذعية، وتشغيل جهاز FACS، وتحليل التلوين المناعي.
- يستلزم الوصول إلى أجهزة متطورة لفرز الخلايا وبنية تحتية تحليلية.
- يتطلب توحيد استراتيجيات تحديد البوابات (gating strategies) والتحقق من صحة المؤشرات بين الفرق المختلفة.
- قد يتطلب التكيف مع خطوط iPSC المختلفة أو بروتوكولات التمايز المتنوعة.
- يمكن أن تتأثر حيوية الخلايا بالإجهاد الميكانيكي أثناء عملية الفرز، لذا يجب تحسين هذه العملية.
الأسئلة الشائعة حول الأدوية البيولوجية
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:34
Hepatic Differentiation of Human‐Induced Pluripotent Stem Cells in 2D Cultures
3:52
Cell Preparation for Purification of Human‐Induced Pluripotent Stem Cells‐Derived Hepatocytes
6:44
Fluorescence&‐Activated Cell Sorting of Hepatocytes Derived from Human Induced Pluripotent Stem Cells
