干细胞研究在对抗心血管疾病的再生疗法和治疗方面具有巨大潜力，心血管疾病占全球所有死亡人数的 30% 以上。
功能强大的心肌细胞——负责心脏收缩的肌肉细胞——对于疾病建模、药物筛选和其他再生医学方法很重要。
然而，将干细胞分化为心肌细胞的过程成本高昂、劳动强度大且变化多端。
“这需要对干细胞分化的质量控制，以扩大工业应用，”莫格里奇研究所研究员 Melissa Skala 说。
在今天发表在《自然通讯》杂志上的一项新研究中，Skala 实验室开发了一种非侵入性成像技术，可以预测心肌细胞分化的效率，作为一种质量控制方法。
“如果我们能够在很早的阶段预测干细胞分化为心肌细胞的结果，那么我们就可以在制造阶段节省时间、金钱和速度，”Skala 实验室的主要作者兼助理科学家 Tongcheng Qian 说。
人类多能干细胞分化为心肌细胞大约需要14天的时间，在此期间细胞的代谢活动会发生剧烈的变化。
研究人员在整个分化过程的不同时间点测量了 NAD(P)H 和 FAD 这两种参与细胞代谢的分子的自发荧光。由于该方法使用细胞的先天自发荧光，因此它是非侵入性的，可以实时进行而不会损坏细胞。
虽然有许多研究着眼于干细胞分化过程中的代谢变化，但钱和斯卡拉说，他们研究的预测模型很重要。
“对于应用或生物制造，我们可以在早期进行干预以改变培养基条件或改变汇合度以改善结果，”威斯康星大学麦迪逊分校生物医学工程教授 Skala 说。
该团队早在第 1 天就看到了代谢变化，具有低分化效率和高分化效率的条件。
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