季节性色彩增强图像揭示了干细胞背后的科学

卡塔琳娜·莫拉（Catarina Moura）的“圣诞树”由胶原蛋白和脂肪细胞的激光图像组成。

乍看之下，由南安普敦大学研究生研究员卡塔琳娜·莫拉（Catarina Moura）创作的一对屡获殊荣的图像似乎具有季节性主题。但是仔细观察，您会发现圣诞树和季节性花环的图片（或显微照片）的组成部分实际上是由干细胞组成的，这些干细胞是使用基于激光的创新成像技术创建的，该技术被用作再生医学研究计划的一部分在南安普敦。

图片中的绿色圆形物体是胶原细胞，红色的“圆点”是脂肪细胞，它们都是从人的骨髓中提取的，Catarina通过电子增强了颜色，以展现其细节。通常，在卡塔琳娜州的树木和花圈图像上显示为绿色的胶原细胞的颜色会变蓝，但她说，使用激光后，脂肪细胞肯定会显示为红色。

“我为图像中的胶原蛋白纤维选择了绿色，因为当您使用标记技术时，通常会使用发绿色荧光的染料，并且由于科学家通常在查看标记的胶原蛋白纤维时会与绿色相关联，因此我决定卡塔琳娜说：“可以使用相同的颜色，同时创造更多喜庆的事物。”

卡塔琳娜大学与南安普敦总医院的骨骼生物学家合作，正在研究新的光学技术，以监测用于新的再生医学方法的细胞发育-在这种情况下，是从人类干细胞中产生并生长软骨。她的博士学位专注于开发一种新颖的无标记成像方法，用于无损且无创地评估人干细胞和骨骼再生。

由干细胞组成的圣诞花环的显微照片。卡塔琳娜·莫拉（Catarina Moura），南安普敦大学

“我正在与大学人类发展，干细胞和再生中心的Richard Oreffo教授和Rahul Tare博士合作，他们正在尝试使用患者自己的（自体）干细胞在实验室中创建和生长软骨，然后将其植入如果患者有软骨缺损，则应将其植入患者体内。”她解释说。“我的项目部分是开发和使用技术，以使其更容易实时监控细胞向软骨的发育，这对于了解是否以及何时可以将其用于患者非常重要。如果成功的话，您可以使用相同的软骨来创建新的组织，因此对我们而言，正确地进行监视非常重要。”

传统技术涉及用污渍或荧光团标记或注入细胞，即在暴露于光线时会发光的荧光化合物，以检测其复杂的结构。在她的博士生导师南安普敦大学的Sumeet Mahajan的指导下，卡塔琳娜大学使用化学的超快激光来达到相同的效果，但侵入性较小，他是化学和生命科学研究所（IfLS）的分子生物光子学和影像学教授。

卡塔琳娜解释说：“检测软骨是否正在发育的传统技术可能具有破坏性，并且在许多情况下具有破坏性。”“我们的流程以前从未使用过。我们正在尝试利用人类干细胞固有的化学或结构特性，介绍通常用于化学或物理学的生物学技术。当前，为了进行验证，我们仍然需要与新技术一起进行标准练习，以便能够比较两组结果，当然，使用超快激光，我们需要确保在进入临床之前都对一切进行了优化，尤其是曝光时间。

“我们基于激光的无色成像方法的巨大优势在于，您可以使用干细胞样本而无需实时中断发育过程，您无需进行任何细胞分裂，并且无需进行光漂白（褪色），这在荧光材料中是相当普遍的现象。”卡塔琳娜（Catarina）热情地说道。“只要将生物工程软骨放在显微镜下，就可以得到图像。”

Richard Oreffo教授补充说：至关重要的是，与当前基于标准染色的方法不同，无污染成像方法可转化为临床，因为干细胞不会受到任何损害或破坏。因此，该技术可用于客观评估发育并筛选干细胞以确保绝对可靠，然后再将其用于治疗。

Mahajan教授总结说：“这项工作完美地说明了令人兴奋的跨学科跨学科研究，该研究正在推动界限以实现高影响。IfLS为卡塔琳娜州（Catarina）提供的博士资金启动了理查德（Richard）和拉胡尔（Rahul）在发展科学研究所与我们之间的合作，否则这可能会很困难，从而导致令人兴奋的结果，一些令人惊叹的图像和见解，并有可能改变使用干细胞疗法治疗人们的生活。”