紧凑型培养箱内成像装置可实时远程监控细胞生长

与人体中的大多数细胞不同，干细胞具有无限分裂的独特能力。这一特性使得干细胞对于探索延长人类寿命或开发修复受损组织新方法的科学家来说特别有吸引力。

多能干细胞具有分化成三种主要组织类型的潜力——内胚层(如肠、胃和肺)、中胚层(如肌肉、骨骼和心脏)和外胚层(如神经和皮肤)。然而，在培养箱中培养这些细胞并引导它们分化成所需的细胞类型仍然是一项重大挑战。

该领域的进步可能带来生物工程的重大进展，包括人工培育整个器官的潜力。

在最近发表在《芯片实验室》上的一项研究中，大阪大学的研究人员推出了一款名为 INSPCTOR 的新型紧凑型培养箱内细胞成像设备。该设备即使在紧凑型培养箱中也可以实时远程监控细胞生长。

INSPCTOR 利用无镜头成像技术与薄膜晶体管(TFT) 集成。TFT 图像传感器吸收穿过物体并照射到薄膜上的散射光，从而产生电荷。每个 TFT 传感器的尺寸与标准玻璃载玻片相同，可以捕捉典型 8 孔细胞培养板上最多六个培养室的图像。因此，可以独立观察六个培养物，并且可以在紧凑型培养箱内同时管理多个单元。

该研究的主要作者 Taishi Kakizuka 表示：“我们的方法的主要优势之一是可以轻松实现对干细胞培养和细胞生产过程的有效质量控制。”

为了证明 INSPCTOR 系统的价值，研究人员利用该系统监测了静止且紧密结合的上皮细胞向移动更自由的间充质细胞的转变。这种转变在许多自然过程中起着至关重要的作用，例如胚胎发育和伤口愈合。他们证明了可以根据到达培养板下方传感器的光精确测量细胞的进展。

更令人印象深刻的是，研究人员观察到干细胞分化为心肌细胞，随后开始同步跳动。研究小组记录了药物对收缩跳动频率的影响，以及随着细胞成熟，跳动频率随时间的变化。

这项研究的资深作者 Takeharu Nagai 表示： “我们预计我们的工作将促进再生医学和药物研发的进步。”INSPCTOR 相对于目前可用的设备的优势在于其紧凑的尺寸和具有成本效益的大规模生产潜力。

由于分化过程非常敏感，在不正确的条件下很容易失败，因此验证正确的发育至关重要。此外，这个过程很耗时，快速检测任何错误至关重要。随着自动化在细胞培养中发挥越来越大的作用，监测细胞生长的能力变得越来越重要。