美科研团队开发“抓娃娃机”技术助力早期胚胎发育研究
AI导读:
美国华盛顿大学与西雅图布罗特曼·巴蒂精准医学研究所组成的研究团队开发出一种类似“抓娃娃机”的技术,可快速自动对类原肠胚体进行分类筛选,为研究早期胚胎发育中的个体差异与遗传疾病机制提供了关键支持。
据美国《APL生物工程》期刊10日报道,由美国华盛顿大学与西雅图布罗特曼·巴蒂精准医学研究所组成的科研团队,成功研发出一种类似“抓娃娃机”的尖端技术,该技术能够迅速且自动化地对类原肠胚体进行分类筛选,为深入探索早期胚胎发育中的个体差异及遗传疾病机制提供了至关重要的支撑。
研究早期胚胎发育对于理解遗传病与人类发育异常具有深远意义,然而,涉及人类胚胎的实验长期以来受到伦理与技术的双重制约。而“类原肠胚”模型的诞生,为人类发育过程的研究开辟了新的视野。这种模型得名于胚胎发育早期的“原肠胚”阶段,由人类多能干细胞组成的细胞群体,能够模拟人类胚胎发育至第三周时三胚层形成的关键过程。
科学家通常在玻璃或塑料培养皿中培育人类多能干细胞,促使其形成圆形细胞群。通过引入小分子激活特定的细胞信号通路,这些细胞会启动类似胚胎发育的过程,最终形成类原肠胚。然而,当所有类原肠胚体发育成熟后,传统的人工识别、计数和筛选过程既耗时又低效。这正是此次新研发系统亟待解决的问题。
该团队此次推出的自动筛选系统,巧妙融合了显微镜、摄像机和机器人微操作技术,其核心在于一种名为“微筏”的微型可拆卸支架,专为类原肠胚生长而设计。该系统采用定制软件控制的平台,犹如一台高精度的“抓娃娃机”,能够自主扫描大量“微筏”阵列,准确识别类原肠胚的特征,并根据预设标准实施物理分选,极大地提升了操作的精准度和效率。
类原肠胚模型能够揭示与人类疾病相似的早期发育异常。以往利用这些模型的研究已经揭示了亨廷顿氏病如何在胚胎早期,甚至在传统临床症状显现之前,就表现出遗传特征的奥秘。此外,该模型还有助于探索细胞染色体数目异常,观察胚胎固有的自我矫正机制等前沿领域。
这一新平台能够精准分选出具有细微表型差异的独特类原肠胚。从技术层面来看,这种高效且无损的方法能够保持样本的完整性,为后续的活细胞成像或基因测序检查铺平了道路。
(文章来源:科技日报)
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