近日，美国佐治亚理工学院、ARUNA生物医学公司以及密歇根大学等机构的研究人员开发出了一种名为µSHEAR（micro stem cell high-efficiency adhesion-based recovery）的新型干细胞分离技术，这一技术依据的是细胞间容易区分的粘附力物理差异。相关研究论文刊登在了近期出版的《自然-方法》（Nature Methods）杂志上。
重编程技术允许少量细胞（通常取自皮肤或血液）能够变成人类诱导多能干细胞(hiPSCs)。这些hiPSCs具有生成广泛的其他细胞种类的能力。通过获取来自患者自身身体的细胞，重编程技术为有一天能够实现再生治疗，例如提供新心脏细胞治疗心血管疾病，或新的神经元治疗阿尔茨海默氏症或帕金森氏病带来了希望。
然而目前细胞重编程技术的效率较低下，生成的目的细胞混合物只占总体细胞的一小部分。当前分离多能干细胞是一个费时的过程，需要一定的技术水平，因此限制了该技术的使用，阻碍了有潜力的治疗。
为了解决这一问题，研究人员根据细胞与一个微型微流体设备中基板的粘附度，利用一种可调过程进行细胞分离。由于hiPSCs的粘附性和与之混合的细胞存在显著的差异，这使得分离出的潜在治疗细胞纯度可以达到99%。
完成这一高通量的分离过程，只需不到10分钟的时间，不依赖于抗体等标记技术。由于它能够分离完整的细胞克隆，避免了损害细胞，使得细胞生存率超过80%。生成的细胞维持了正常的转录谱、分化潜能和核型。
研究人员表示，分离的原理是基于粘附强度物理现象，它受到基础生物学的调控。µSHEAR是一个非常强大的平台技术，它易于执行，易于扩展。
这项研究创新性地将基础生物学发现转化为了一种具有临床潜力的策略。改进的分离技术对于将重编程生成的诱导多能干细胞转化为可行性治疗至关重要。
µSHEAR分离技术使得实验室操作流程标准化，它放弃了了解随重编程过程进展细胞的形态学改变。利用一种自转的磁盘设备，研究人员对hiPSCs、来源体细胞、部分重编程细胞，和开始分化的重编程细胞的粘附性进行了测试，他们测量了其“粘性特征”——即将细胞与包被特异蛋白质的基板分离所需的力度。
在测试中，研究人员首先使培养细胞与基板结合，然后让它们经受一种缓冲液流动冲洗。粘附特性较低的细胞会在较低的流速下与基板分离。通过改变流速，研究人员能够分离出特定类型的细胞，使得生成的干细胞培养物纯度达到99%，这些细胞只占总体培养物的百分之几。
研究人员解释说，在重编的不同阶段，控制粘附力的细胞结构分子组成和分布存在着差异。只要了解了某种细胞类型的粘附力范围，就可运用这些狭小的范围，来选取在每个范围内脱离的细胞群体。此外，采用廉价的一次性“盒子”，可以扩展这种微流体系统，从而提高生成的细胞量，提供特异的分离。
不同于现有的标记技术，新的分离过程可运用于细胞克隆，避免了打散克隆进行分离造成的细胞破坏风险。研究人员已用重编程血细胞和皮肤细胞对这一分离过程进行了检测。
除了直接应用于生产干细胞，这一分离技术还可能有助于科学家们开展其他需要进行细胞分离的研究，包括有潜力改进重编程技术，这将有助于科学家们构建出某些疾病的模型。