自动化,高通量表型查和分析平台,研究干细胞衍生胚胎样结构的植入前和植入后形态发生
Vinidhra Shankar1, Clemens van Blitterswijk1, Erik Vrij1
1MERLN Institute for Technology-Inspired Regenerative Medicine, Department for Instructive Biomaterials Engineering (IBE), Maastricht University, Maastricht, 6229ET, The Netherlands.
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
|November 22, 2023
概括
这项研究引入了一种用于早期胚胎发育的新型3D干细胞模型,可以大规模查药物对胚胎生成和生殖医学的影响.
科学领域:
- 发展生物学 发展生物学
- 干细胞生物学 干细胞生物学
- 毒理学 毒理学 毒理学
背景情况:
- 早期胚胎发育对于生殖医学和药物开发至关重要.
- 目前研究早期胚胎发生的方法在规模和吞吐量上是有限的.
- 了解植入周发育是解决不孕症和发育异常的关键.
研究的目的:
- 开发一个可扩展的3D干细胞模型,用于研究周植入性表皮质 (Epi) /外胚内皮 (XEn) 发育.
- 建立基于现场成像的读数,用于对发育过程的高内容选.
- 研究信号通路调节器对早期胚胎发育的时空影响.
主要方法:
- 3D干细胞模型 (XEn/EPiCs) 的高吞吐量生成和高内容成像,具有扩展的亲胎腔 (PAC).
- 持续培养和基于微波平台的现场成像读取.
- 自动图像分析和监督机器学习用于识别发育事件和分类表型.
- 使用信号通路调节器 (Wnt,Fgf/MAPK,BMP,Tgfβ/Nodal) 在不同的时间窗口 (0-72h和48-120h) 进行选.
主要成果:
- XEn/EPiCs模型成功地将植入周边发展从E3.5重复到E5.5,并扩展了PAC.
- 自动化分析准确地确定了胚胎形态发生,组织细分和细胞分化.
- Wnt和Fgf/MAPK调节器影响了Epi分化和极化.
- BMP和Tgfβ/节点调节器影响了XEn的特异性和表皮化.
- 信号通路集体影响PAC形成和扩张的时间.
结论:
- 为早期胚胎发育建立了一个可扩展的培养和分析平台.
- 这个平台可以对信号通路对胚胎发生的影响进行定量和系统的研究.
- 这些发现为早期发育中的关键信号通路的作用提供了时空洞察力,这对毒性查和药物开发有意义.
