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在三维水凝胶微珠中单克隆胚胎干细胞的长期灌注培养，用于分化的连续光学分析

DOI：10.1002/smll.201804576 期刊：Small 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 发育细胞生物学需要能够在长时间内追踪单个细胞命运的技术，以监测和理解自我更新、分化和重编程等过程。本研究提出一种工作流程：将单细胞封装入液滴（直径80微米，体积约270皮升），随后将该液滴隔室转化为水凝胶微珠。通过电聚结实现芯片上脱乳化后，这些三维支架被阵列化于芯片上进行长期灌注培养，从而支持超过68小时的连续细胞成像。在此平台上，我们研究了小鼠胚胎干细胞对不同生长培养基（2i和N2B27）的响应，证明可通过荧光延时显微镜、免疫染色以及逆转录定量PCR（RT-qPCR）来监测多能性退出过程。这种明确的3D环境模拟了细胞自然生长环境（如组织内），并能在多种基质中研究细胞发育。大规模细胞培养（并行2000个微珠）可能揭示低通量或群体研究中未被检测到的罕见事件。该平台有助于从定性和定量层面深入理解外部因素对细胞行为的作用机制。
作者： Hans Kleine-Brüggeney，Liisa D. van Vliet，Carla Mulas，Fabrice Gielen，Chibeza C. Agley，José C. R. Silva，Austin Smith，Kevin Chalut，Florian Hollfelder
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

开发一种工作流程，用于监测单细胞在三维水凝胶环境中长时间内的命运变化，以理解自我更新、分化和重编程过程。

研究成果

该开发的工作流程能够在三维水凝胶环境中实现单细胞的长期培养与监测，为在受控条件下研究细胞行为提供了新视角。该平台兼容标准细胞生物学检测方法，并提供了一种可扩展的研究方案，用于探究细胞异质性及外部因素对细胞命运的影响。

研究不足

该研究的局限性在于共聚焦显微镜的图像采集通量，这限制了可监测的水凝胶微珠数量。此外，水凝胶微珠的物理参数（尺寸和变形性）会影响捕获效率，针对不同水凝胶成分可能需要优化。

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