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近年来，诱导多能干细胞（iPSCs）在医学研究和临床治疗中展现出了巨大的潜力。iPSCs不仅能够自我更新，还可以分化为体内几乎所有类型的细胞。这种独特的特性使其在疾病模型构建、药物筛选和再生医学等领域得到了广泛应用。
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最新研究展示出突破进展
2型糖尿病（T2D）是一种以胰岛素抵抗和胰岛β细胞功能逐渐丧失为特征的慢性疾病。传统的治疗方法包括口服降糖药物和胰岛素注射，但这些方法仅能缓解症状，无法根治疾病。研究人员利用患者自身的iPSCs，通过体外分化生成胰岛组织（E-胰岛），并成功移植到一名T2D患者体内。研究结果显示，这种个性化治疗方法显著改善了患者的血糖控制，减少了外源性胰岛素的需求，并未出现肿瘤形成等不良反应。干细胞疗法作为一种新兴的治疗手段，为T2D患者带来了新的希望。
生成和质量控制E-胰岛以及E-胰岛移植的安全性/有效性评估的主要程序简要方案[1]
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iPSCs在医学研究和临床应用中展现出许多独特的优势
1）自我更新和多能性
iPSCs具有无限增殖的能力，并可以分化为任何类型的体细胞。这一特性使得iPSCs在再生医学中有着广泛的应用前景，可以用于修复和替代受损的组织和器官。
2）个性化治疗
通过从患者体内获取细胞，重编程为iPSCs，再分化为目标细胞类型，可以避免免疫排斥反应，实现个性化治疗。这种方法不仅提高了治疗的安全性和有效性，还为患者提供了定制化的医疗解决方案。
3）伦理问题较少
相比于胚胎干细胞，iPSCs不涉及胚胎的使用，因此在伦理方面争议较少。这一优势使得iPSCs在临床应用中的推广更加容易，也为科学研究提供了更为广阔的空间。
4）广泛的应用前景
iPSCs不仅在糖尿病治疗中展现出潜力，还可以应用于神经退行性疾病、心血管疾病等多种疾病的研究和治疗。例如，iPSCs可以用于阿尔茨海默病、帕金森病的疾病模型构建和药物筛选，帮助研究人员深入了解疾病机制，开发有效的治疗方法。
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iPSCs培养和表征的挑战
iPSCs在再生医学、疾病模型构建、药物筛选以及个性化医疗领域有着广阔的应用前景，但其培养和表征过程中的挑战也不容忽视。
1）控制变异性并确保实验的重现性
iPSCs培养的一个主要挑战在于其对培养条件的高度敏感性。任何细微的变化都可能影响细胞的状态。例如，培养基中的成分比例、细胞传代的频率和方法、以及培养皿的表面处理方式，都会对细胞的增殖和分化产生影响。
2）实现高通量检测
在iPSCs研究中，高通量检测是必不可少的，然而传统的检测方法往往耗时费力，无法满足大规模研究的需求。
3）深入理解细胞分化过程
了解iPSCs在分化过程中细胞形态和功能的变化，对于开发有效的细胞治疗方案至关重要。传统的表征方法可能存在不一致和不可靠的问题，导致细胞群表现出高度异质性、细胞死亡率高、分化率高等问题。
4）保证细胞治疗产品的安全性
细胞治疗产品需要严格的质量控制，避免细菌、真菌和支原体污染，以确保患者安全。
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赛多利斯iPSCs相关产品和解决方案
赛多利斯提供了一系列专用的工具和平台，使用灵活、深入的工作流程，用于iPSCs的培养和表征。以下是一些关键产品及其应用：
Microsart®Research支原体检测试剂盒
Microsart®Research细菌检测试剂盒
快速实时PCR无菌检测
图1.赛多利斯平台在iPSC培养中的应用示意图。
使用三种赛多利斯仪器（CellCelectorFlex、Incucyte®和iQue®）挑取和接种iPSC、测定多能性并监测细胞生长情况和汇合度。使用快速Microsart®快速实时PCR检测试剂盒，快速检测和监测支原体、细菌和真菌污染。
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应用案例
1）使用CellCelectorFlex全自动无损细胞分离系统快速、温和且可靠地挑取iPSC
无论使用哪种细胞系统（尤其是iPSC等干细胞），让细胞保持良好的健康状态都至关重要。CellCelectorFlex是一款高精度的自动化平台，能够识别和挑取靶细胞，对iPSCs进行无损操作。
操作简便：友好的用户界面，操作简便，适合不同经验水平的研究人员使用。
高精度和一致性：高精度地挑取和分离细胞，确保实验结果的一致性和可靠性。
温和处理：采用温和的处理方式，减少了对细胞的损伤，保持了细胞的多能性和健康状态。
图2.使用CellCelectorFlex可以精准、快速、温和且可靠地挑取iPSC。
使用CellCelector平台拍摄的显微照片，照片中突出显示了系统选择的iPSC集落。(A)和(B)分别为手动和CellCelector挑取并接种的iPSC集落，用碘化丙啶(PI)染色以鉴别死亡细胞。显微照片(C)显示了CellCelector挑取之前，干细胞集落中的一个分化区域。(D)是(C)中所示的培养板区域分离分化部分后的显微照片。(E)是挑取多能细胞部分之前，饲养细胞层上生长的大型iPSC集落的显微照片。集落右下角有自发分化的迹象。(F)是使用CellCelectorFlex挑取(E)中的集落后的显微照片，CellCelector靶向收集并转移了多能细胞区域用于进一步培养。比例尺等于500μm。
2）在iPSC培养过程中监测形态和多能潜力
采集整个分化过程中的相位图，持续监测分化、生长情况和细胞活性是研究iPSC必不可少的步骤。使用赛多利斯Incucyte®实时活细胞分析系统能够自动化地对iPSCs工作流程进行成像，研究人员可以在各个时间点监测细胞形态和集落形成情况。
实时监测：实时监测细胞的形态和汇合度变化，提供连续的动态数据。
减少干扰：通过高清相差成像，在不取出培养板的情况下记录细胞状态，减少了对细胞的干扰。
数据分析：该平台配备了强大的数据分析软件，可以定量评估细胞的健康状况和多能性，提供精确的实验结果。
图3.在iPSC培养过程中监测形态和多能潜力。
在优化(mTESRPlus)和未优化(RPMI)条件下生长的iPSC的Incucyte®图像。（A、D）经Nuclight快速红色染料染色后的iPSC荧光图像，比较了不同条件下的细胞核密度。（B、E）相同iPSC的相差图像，显示出两个变量之间的形态差异。（C、F）Incucyte®上的圈描分析显示了汇合度和核荧光面积，可用于确定核质比，如(G)中所示。比例尺等于400μm。
3）使用iQue®流式细胞仪分析iPSC标记物表达的变化
为进一步研究iPSC在非最佳条件下培养时的多能性损失，可以使用iQue®流式细胞仪分析特定多能性标记物的表面标记物表达量，每个样品仅需10L。
高通量分析：能够处理大量样品，极大提高了实验效率，适合大规模研究。
多参数分析：该平台可以同时分析多个标记物的表达，提供全面的细胞表征数据。
灵活性强：iQue®平台适用于多种实验设计，能够灵活调整实验参数，满足不同研究需求。
图4.使用iQue®高通量流式细胞仪分析iPSC标记物表达的变化。
iQueForecyt®软件收集的iPSC生长数据的散点图，iPSC分别在优化培养基(mTESRPlus)和未优化培养基(RPMI)中培养了(A)2天和(B)4天，诱导“分化”。图中显示了SSEA-1（非多能性标记物）、SSEA-4（多能性标记物）、TRA-1-60（多能性标记物）和“多能性”（SSEA-1阴性，SSEA-4/TRA-1-60阳性）的标记物表达量（±SEM，n=4）。图(C)显示了iQueForecyt®软件所呈现的SSEA-1和“多能性”标记物原始数据，数据采集自优化和未优化条件下生长2天的iPSC(n=4)。NCCIT和THP-1分别是多能性标记物表达和非多能性标记物表达的对照细胞系。
4）快速实时PCR试剂盒进行无菌检测
Microsart®ATMP快速实时PCR检测试剂盒，快速检测和监测支原体、细菌和真菌污染。在3小时内即可完成细菌和真菌污染的检测。在iPSC疗法发现和开发过程中快速准确地检测污染物，从而提高安全性。
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小结和展望
诱导多能干细胞（iPSCs）作为一种重要的科研工具，展现出了巨大的应用潜力。从糖尿病的个性化治疗到各种复杂疾病的研究，iPSCs为我们打开了探索生命奥秘的新大门。赛多利斯提供的iPSCs相关产品和解决方案，通过高效的培养、监测和表征平台，为研究人员提供了有力的支持。我们期待未来更多的科研成果和临床应用，为人类健康事业贡献更多的力量。在不久的将来，基于iPSC的细胞治疗技术将成为一项真正的临床选择，在全球范围内为病人带来福音。
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参考文献：
[1]Wu,J.,Li,T.,Guo,,45(2024).
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