人胚胎干细胞集落形态特征的量化

人胚胎干细胞(hESCs)多能状态的维持对于其在再生医学、药物测试和基础生物学研究中的进一步应用至关重要。目前,通常凭借肉眼根据所呈现的形态特征(如显著/丰富的核仁、紧密堆积外观且边缘清晰的集落)来挑选用于传代的最佳质量细胞和集落。利用图像分析和计算工具,我们通过接种后第 2、3 和 4 天不同大小(0.1–1.1$\, \text{mm}^2$)hESC 集落的相差图像精确量化这些属性。我们的分析揭示了其结构受集落面积 $A$ 直接影响的显著差异。与大集落($A > 0.6 \, \text{mm}^2$)相比,小集落($A < 0.2 \, \text{mm}^2$)的细胞具有更大的细胞核和更长的细胞间距离。在面积 $A \le 0.6 \, \text{mm}^2$ 的小型和中型集落中存在的细胞间间隙,由于内部细胞的增殖,在大集落($A > 0.6 \, \text{mm}^2$)中消失。这增加了集落密度和最近邻细胞数量。我们还检测到集落中细胞的自组织现象,其中新分裂的(最小的)细胞成片聚集,与细胞周期终末阶段较大的细胞相分离。这可能直接影响细胞间相互作用和集落内的群体效应,因为由尺寸差异引起的隔离允许细胞在增殖和集落生长过程中交换邻居。我们的发现与确定 hESC 集落质量及建立集落特征数据库的努力相关。