
干细胞定向分化是细胞生物学研究的重要方向,广泛用于组织再生、疾病模型构建、药物毒性评价等研究领域。干细胞在诱导分化过程中,多能性基因下调,谱系特异性标志物基因与蛋白表达上调,通过检测上述标志物的表达丰度,可客观评价细胞分化程度与细胞功能状态。
目前细胞分化检测常用手段包括荧光显微镜形态观察、qPCR、Western Blot等。荧光显微镜多用于定性观察阳性细胞占比,难以输出客观定量数值;紫外分光光度法检测核酸易受杂质、蛋白、酚类物质干扰,低浓度样本检测误差较大;qPCR、蛋白印迹操作流程繁琐,样本损耗大,不适合大批量初筛实验。荧光定量检测基于特异性荧光染料与靶分子结合,荧光强度与靶标分子含量呈线性相关,具备灵敏度高、特异性好的优势。博清生物科技(南京)有限公司研发的YQG‑01X便携式荧光计,采用双通道光学检测系统,仅需1‑20 μL微量样本,5 s即可完成检测,兼容主流荧光定量试剂盒,为细胞分化样本的快速定量提供新的技术方案。
一、材料与方法
(一)仪器与试剂
1、仪器:博清生物YQG‑01X荧光计;CO₂细胞培养箱;高速冷冻离心机;超纯水机;移液器套装。
2、试剂:人骨髓间充质干细胞;成骨分化诱导培养基、神经分化诱导培养基;细胞总 RNA 提取试剂盒;蛋白提取试剂盒;RNA、蛋白荧光定量检测试剂盒;PBS缓冲液。
(二)细胞培养与诱导分化
人骨髓间充质干细胞接种于培养瓶,完全培养基培养,待细胞汇合度达70%‑80%,分为对照组、成骨分化组、神经分化组。对照组维持普通完全培养基培养;成骨分化组更换成骨诱导培养基;神经分化组更换神经定向分化培养基,每3 d更换培养基。分别于诱导第3 d、7 d、14 d收集各组细胞,用于总RNA与总蛋白提取,每组设置3生物学重复。
(三)样本制备
收集不同分化时间点细胞,按照试剂盒说明书提取细胞总RNA与总蛋白,离心去除细胞碎片,获得上清待测样本。按照荧光定量试剂盒操作,将样本与荧光工作液充分混匀,避光孵育。
(四)博清生物YQG‑01X荧光计检测
开机完成仪器自检,选择对应检测程序,使用标准品完成标准曲线校准。取1‑20 μL处理后样本加入PCR反应管,放入YQG‑01X荧光计样品槽,5寸触摸屏选择对应检测通道,5 s读取荧光信号,输出RNA浓度、蛋白浓度结果,记录各组样本检测数据,每个样本设置3次技术重复。
(五)对比验证实验
同时采用紫外分光光度计对同批次RNA、蛋白样本进行检测,对比两种检测方式的数据离散程度;结合qPCR检测分化标志物RUNX2、GFAP基因表达,验证荧光计检测结果的相关性。
二、结果与分析
(一)仪器检测重复性评价
使用YQG‑01X荧光计对同一份细胞RNA样本连续检测6次,检测结果变异系数CV<3%;蛋白样本重复检测CV<4%,仪器检测重复性良好,满足细胞分化样本定量分析需求。
(二)细胞分化过程总RNA定量结果
对照组干细胞随培养时间延长,总RNA维持相对稳定水平。成骨分化组、神经分化组在诱导分化3 d时总RNA无明显变化;诱导7‑14 d,细胞发生定向分化,细胞表型发生改变,总RNA含量出现显著性变化。YQG‑01X荧光计可以灵敏捕捉分化进程中细胞核酸水平改变,相比紫外分光检测,受细胞裂解液杂质干扰更小,低浓度RNA样本检测结果更稳定。
(三)分化相关蛋白定量检测结果
成骨分化诱导7 d、14 d,成骨分化标志物蛋白表达量显著高于对照组;神经分化组神经谱系标志物蛋白随诱导时间延长表达逐步升高。荧光计检测得到的蛋白含量变化趋势,与 qPCR 基因表达变化趋势具有一致性,说明该仪器可以实现分化相关蛋白的快速定量,用于初步评估细胞分化水平。
(四)应用优势分析
在细胞分化批量样本初筛实验中,YQG‑01X荧光计仅需微量样本,检测速度快,可快速完成多时间点、多分组分化样本核酸与蛋白定量,快速筛选最优诱导条件。相比大型多功能酶标仪,设备体积小巧,无需复杂孔板操作,适合普通细胞实验室日常使用。
三、讨论
细胞分化研究中,除了形态学观察、免疫荧光拍照,核酸、蛋白的准确定量是评价细胞功能的重要依据。紫外分光检测易受裂解液中盐离子、残留酚类物质干扰,对于低浓度细胞样本,检测结果虚高现象普遍;qPCR、Western blot结果可靠,但操作流程长,耗材成本高,不适合大量样本初筛。
博清生物YQG‑01X荧光计依靠特异性荧光染料结合靶标分子,依靠荧光信号强度实现定量,特异性强,检出下限低,微量样本即可完成检测,可快速获取分化模型中总RNA、总蛋白的定量数据,用于分化诱导条件的初筛、不同处理组细胞分化水平横向对比。该仪器得到的定量数据可以作为前期筛选依据,后续再结合qPCR、免疫荧光、流式细胞术开展深度验证,优化实验流程,降低实验成本。
本实验主要完成总核酸、总蛋白的定量检测,若搭配特异性荧光探针,该设备后续也有望拓展至特定分化标志物的直接检测。在干细胞、类器官、细胞治疗相关研究中,细胞分化质量控制需求持续提升,便携式荧光计将会在细胞功能评价中发挥更大作用。
博清生物科技(南京)有限公司研发的YQG‑01X荧光计具备检测速度快、样本用量少、重复性好、抗干扰能力强的特点,可对细胞分化不同阶段的细胞核酸、蛋白样本实现稳定定量,能够用于细胞功能研究中细胞分化效率的初步评价,为干细胞定向诱导、分化条件筛选提供高效便捷的检测手段,适合基础细胞实验室开展分化相关样本定量工作。




