要想实现这个目的,就需要观察干细胞进入活体后的情况,当然科学家们也可以进行非活体细胞的观测,通过组织学来分析,但是这并不能反应真实的问题。
目前研究人员利用了一些先进的成像方法观测动物,甚至病患体内的情况,追踪干细胞在组织中的变化,其中一些技术主要依赖于干细胞携带的标记物,另外一些技术则利用遗传标记,来确保细胞保持活力,能表达蛋白。
每种方法都有其优点和缺点,这主要取决于研究问题,研究人员可以把不同的方法技术结合起来,近期TheScientist就总结了4种这方面的新技术。
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)
磁共振成像是一种利用人体组织中某种原子核的核磁共振现象,将所得射频信号经过电子计算机处理,重建出人体某一层面的图像的诊断技术。这项技术*开始是在1978年德国的科学家研发的,之后用于临床,主要用途是检测头部,脊柱等处的病变情况,可以获取人脑不同区域的组织结构和功能信息,对于神经外科医生,心理医生了解脑部功能和代谢过程具有重要的意义。
来自斯坦福大学医学院的神经科学专家MarcelDaadi研究组在尝试利用干细胞修复患有帕金森症病患的神经网络,帮助这些病患能自由正常的活动,其中的一个早期步骤就是检测神经干细胞一旦移植到卒中(stroke)大鼠大脑中,会如何变化。
为了完成这一分析步骤,研究人员采用了生物发光检测和MRI两种方法来追踪移植入大鼠大脑中的人类神经干细胞。首先研究人员在细胞中添加了微小的磁珠——许多细胞类型都能很容易添加这些超顺磁性氧化铁微粒(superparamagneticiron oxide,SPIO),用于磁共振成像显示,之后研究人员又利用生物发光成像技术确认干细胞确实存活下来了。
这种技术的分辨率是0.01-1.5mm,优点主要是分辨率高,有助于研究人员分析卒中的位置,而且MRI用到的SPIO是FDA批准使用的**,因此可以用于人类。另外一个方面,MRI可以在手术室操作,临床医生能借助这一技术**找到SPIO标记细胞的位置。
当然这种方法也存在其缺点,比如灵敏度低,以及不能有效的识别细胞的活力,也就是说,死亡几个星期的细胞依然还会干扰分析。而且有时巨噬细胞会吞噬SPIO,导致假阴性。
在实验材料方面,来自安捷伦的全球业务发展经理Rob Robinson推荐,临床前成像可以使用一种9.4 Teslamagnet(Tesla是磁通量密度或磁感应强度的国际单位制导出单位),这样的仪器根据其大小不同,价格大约在150万到300百万美元之间,一些研究所,医院和医学院都有。
而在临床方面,AMAG制药公司(主要产品之一是**贫血的**Feraheme)提供磁性微粒,MiltenyiBiotec公司也有右旋糖酐铁(irondextran)磁珠,用于细胞分离。除此之外BioPAL和Genovis也推出实验用SPIO,大约200-500美元/2ml。
另外,也可以在目前已有的MRI成像技术上进行改进,比如采用全氟化碳(Perfluorocarbon)微粒,或者MRI其它报告基因。