Raman-spektroskopi giver ikke-invasiv måde at spore celleprogrammering på

I et forskud, der lover at lette forskning i stamceller og regenerativ medicin, et RIKEN-ledet team har demonstreret en ikke-invasiv metode til at spore de kemiske ændringer, der ledsager omprogrammeringen af ​​somatiske celler til stamceller.

Pluripotente stamceller er unikke ved, at de har evnen til at give anledning til alle celletyper, der findes i en voksen organisme, gør dem lovende til nye terapier baseret på regenerativ medicin. De findes i to varianter:embryonale stamceller, som er naturligt til stede i det udviklende embryo, og inducerede pluripotente stamceller (iPSC'er), som produceres ved kunstigt at omprogrammere normale celler i den voksne krop ved hjælp af biokemiske indgreb.

For at få en bedre forståelse af celledynamikken under omprogrammeringen til at producere iPSC'er, Det er vigtigt at overvåge de komplekse kemiske ændringer, der sker i cellerne. Konventionelle teknikker til estimering af cellekvalitet og forløbet af omprogrammering er afhængige af destruktive metoder, som er dyre og tidskrævende.

Nu, et team ledet af Tomonobu Watanabe fra RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research (BDR) har brugt en analytisk teknik kendt som Raman -spektroskopi til at overvåge kemiske ændringer i celler. Da den bruger en laserstråle og ikke kræver mærkningsprøver, Raman -spektroskopi tilbyder en mindre invasiv, hurtigere og billigere alternativ til eksisterende metoder.

Raman -spektroskopi måler molekylernes vibrationer ved at overvåge deres interaktion med laserlys. Forskellige kemiske grupper vibrerer ved forskellige frekvenser, giver forskere mulighed for at opdage, hvilke forbindelser der er til stede. "Raman -spektroskopi registrerer molekylære fingeraftryk af celler, "siger Arno Germond, også af BDR. "Dette giver os mulighed for at identificere og karakterisere de progressive ændringer i cellemetabolisme under omprogrammering af stamceller fra mus og mennesker."

Teamet undersøgte mulighederne for Raman -spektroskopi ved at bruge det til at se på musens embryonale stamceller, de neuronale celler, de differentierede sig til, og iPSC'erne, som neuronale celler blev omprogrammeret til at danne. "Vi fandt ud af, at omprogrammering giver en meget større forskel i Raman -signalerne, end vi havde forventet, "siger Watanabe. Germond og hans kolleger afdækkede beviser for, at Raman -spektroskopi leverer spektrale biomarkører, der angiver progrogrammeringsprogression. Holdet fandt også stærke forskelle mellem lipidsignaturerne af embryonale stamceller og omprogrammerede celler.

"Ud over ovenstående fund, vi brugte intelligente neurale netværksalgoritmer tilpasset til at læse Raman-spektroskopidata, hvilket er en ganske nyskabelse på området, "tilføjer Germond.

Teamet håber nu at demonstrere, at teknikken kan anvendes på en lang række celler fra forskellige arter. De agter også at undersøge det biologiske grundlag for de forskellige Raman -signaler.