拉曼光谱法提供了无创方法来跟踪细胞重编程

在有望促进干细胞和再生医学研究的一项进展中，由RIKEN领导的团队展示了一种非侵入性方法，用于跟踪伴随体细胞重编程为干细胞的化学变化。多能干细胞的独特之处在于它们能够产生存在于成体生物体中的所有细胞类型，这使其有希望用于基于再生医学的新疗法。它们有两种变体：胚胎干细胞(天然存在于发育中的胚胎中)和诱导性多能干细胞(iPSC)，这些细胞是通过使用生化干预对成人体内正常细胞进行人工重编程而产生的。

为了更好地了解重编程以生产iPSC期间的细胞动力学，至关重要的是监测细胞内部发生的复杂化学变化。用于估计单元质量和重编程进程的常规技术依赖于破坏性方法，该方法既昂贵又费时。

现在，由理化学研究所生物系统动力学研究中心(BDR)的Tomonobu Watanabe领导的团队使用了一种称为拉曼光谱的分析技术来监测细胞中的化学变化。由于拉曼光谱仪使用激光束并且不需要标记样品，因此拉曼光谱仪可提供比现有方法更具侵入性，更快且成本更低的替代方法。

拉曼光谱法通过监测分子与激光的相互作用来测量分子的振动。不同的化学基团以不同的频率振动，从而使科学家能够检测出存在哪些化合物。“拉曼光谱检测细胞的分子指纹，” BDR的阿诺·格蒙德(Arno Germond)说。“这使我们能够鉴定和表征小鼠和人类干细胞重编程过程中细胞代谢的逐步变化。”

该团队通过使用拉曼光谱技术观察小鼠胚胎干细胞，它们分化为的神经元细胞以及将神经元细胞重新编程形成的iPSC，探索了拉曼光谱学的可能性。渡边说：“我们发现重新编程在拉曼信号上产生的差异比我们预期的要大得多。” Germond和他的同事发现了拉曼光谱提供了指示重编程进程的光谱生物标志物的证据。研究小组还发现，胚胎干细胞和重新编程的细胞的脂质特征之间存在巨大差异。

“除了上述发现之外，我们还使用了适合于读取拉曼光谱数据的智能神经网络算法，这是该领域的一项创新，” Germond补充说。

该团队现在希望证明该技术可以应用于来自不同物种的多种细胞。他们还打算研究不同拉曼信号的生物学基础。

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