研究人员开发了一种新的成像系统，以监测多能干细胞在培养过程中的情况。这个新设备——INSPCTOR——使用无镜头成像技术与薄膜晶体管相结合。该设备的大小与标准培养皿相同，可以在一个紧凑的培养箱内监测多个单元。通过改善生长过程中的质量控制，这一创新可能有助于加速定制再生医学的进展。
与人体内大多数细胞不同，干细胞具有无限次分裂的独特能力。这一独特性质使它们特别吸引科学家们探索延长人类寿命或开发新的修复受损组织的方法。多能干细胞具有分化为三种主要组织类型的潜力——内胚层（例如肠道、胃和肺）、中胚层（例如肌肉、骨骼和心脏）和外胚层（例如神经和皮肤）。然而，在培养箱中培养这些细胞并引导其分化为所需的细胞类型仍然是一个重大挑战。该领域的进展可能为生物工程解锁重大进展，包括人工生长整个器官的潜力。
在最近发表在《Lab on a Chip》上的一项研究中，大阪大学的研究人员揭示了一种新的紧凑型培养箱内细胞成像设备，称为INSPCTOR。该设备允许实时远程监测细胞生长，即使在紧凑型培养箱中。
INSPCTOR利用与薄膜晶体管（TFT）相结合的无镜头成像技术。TFT图像传感器吸收经过物体散射的光，并照射到薄膜上，产生电荷。每个TFT传感器的大小与标准玻璃载玻片相同，可以捕捉典型的8孔细胞培养板上多达六个培养室的图像。因此，六个培养物可以独立观察，并且多个单元可以在一个紧凑的培养箱内同时管理。
“我们方法的主要优势之一是可以轻松实施有效的干细胞培养和细胞生产过程的质量控制，”研究的首席作者高木大志说。
为了展示INSPCTOR系统的价值，研究人员利用它监测从静止并紧密结合的上皮细胞向更加自由移动的间充质细胞的转变。这一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。他们展示了可以根据培养板下方到达传感器的光线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。团队记录了药物对收缩频率的影响，以及随着细胞成熟而发生的跳动频率变化。“我们预计我们的工作将有助于再生医学和药物发现的进展，”研究的高级作者长井岳春说。INSPCTOR相较于目前可用设备的优势在于其紧凑的尺寸和具备成本效益的大规模生产潜力。
由于分化过程高度敏感，且在不当条件下容易失败，因此验证适当的发展至关重要。此外，该过程耗时且快速检测错误至关重要。随着自动化在细胞培养中发挥了更大作用，监测细胞生长的能力变得越来越重要。
