研究人員最近揭示了一種新型排序機器，這可能促進對人類生命在最初幾周如何形成的理解。該系統由華盛頓大學與Brotman Baty Institute合作開發，使科學家能夠比以往更有效地分離這些細胞模型。
Gastruloids是源自幹細胞的模型，重現了早期胚胎發育的一個關鍵階段：懷孕第3周，此時身體的三個主要胚層開始形成。由於這一新模型避免了與真實胚胎相關的倫理問題，為不願或無法使用真實胚胎的科學家提供了一個更乾淨、更簡單的研究環境。
“研究人員可以在幾天內同時培養數百個大小一致的gastroloids，因此gastroloids易於操作和追蹤，用於各種實驗，”作者Ian Jan表示。
“然而，缺乏自動排序平台以分離單個gastroloids限制了對每個gastroloid差異的研究。”
精確的培養皿操作
為了生成gastroloids，科學家將人類多能幹細胞排列在實驗室培養皿上的定義圓形群落中。三到四天後，數百個微型gastroloids開始出現，每個都在靜靜地重現三周大胚胎的藍圖。
然而，處理如此大量的樣本成為一項挑戰。沒有自動系統，研究人員不得不手動識別、排序和研究每個gastroloid，這是一項繁瑣的任務，容易引入人為錯誤並限制實驗範圍。
為了解決這一問題，研究團隊開發了一個全自動排序平台，該平台包含顯微鏡、數字相機、滑動平台和操作微型浮筒的工具，這些浮筒是gastroloids生長的小平台。
“我經常使用的類比是，想像一個抓娃娃機，但裡面不是毛絨玩具，而是有細胞的微型浮筒，”Jan表示。
有了這個系統，研究人員現在可以在之前所需時間的一小部分內篩選數百個gastroloids，極大提高了發育研究的效率。
“缺乏自動排序平台以分離單個gastroloids限制了對每個gastroloid之間異質性的研究，而每個gastroloid由多個細胞組成，這些細胞都在經歷劇變，”Jan說。
推進遺傳疾病研究
自動化不僅節省了時間，還為科學家提供了一個難得的機會，深入研究人類生長的細微差異，研究通常在大規模研究中被忽視的分子特徵。
由於每個gastroloid可能略有不同，每個都成為進入遺傳漂移和表觀遺傳影響早期胚胎發育的護照。
根據Jan的說法，這項技術的另一種應用是使用gastroloids來模擬異常數量的染色體，稱為非整倍體。值得注意的是，具有不同比例非整倍體細胞的gastroloids揭示了一種自我修正機制，這為胚胎發育的堅韌性提供了見解。
這一新系統有望加速發育生物學、遺傳研究和再生醫學的發現，使分離和分析這些微妙差異變得更容易。
“探究單個gastroloids可以揭示內在變異，這可能反映人類胚胎發育的多樣性，”Jan表示。
該研究已發表在《APL Bioengineering》期刊上。
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