共聚焦拉曼显微镜引导的人多能干细胞早期耳部定向分化优化

从多能干细胞生成耳前体细胞需要对信号通路进行精确的时序调控，其中包括骨形态发生蛋白4（BMP4）。由于内源性BMP4水平在不同细胞系之间存在差异，外源性BMP4的最佳浓度必须分别确定，以实现高效的耳发育分化。三株不同的人诱导多能干细胞系（hiPSCs）在不同浓度BMP4（0–5 ng/ml）存在下经历外胚层分化并进入早期耳诱导阶段。通过免疫荧光染色和定量基因表达分析评估分化结果。采用拉曼显微镜表征暴露于不同BMP4浓度的hiPSC分化培养物之间的生化差异。我们观察到，在体外分化8天后，外胚层命运随BMP4浓度而呈现明显差异，包括神经、非神经/耳外胚层以及表面表皮命运。PAX2阳性耳前体细胞的比例在不同细胞系和培养条件下显著变化，约为9%至77%。拉曼光谱显示出浓度依赖性的光谱差异，并能够区分同一hiPSC细胞系内不同分化条件。对拉曼光谱特征的分析表明，不同培养条件和细胞系之间与核酸、脂质、蛋白质和胶原相关的信号存在差异。这些发现表明，拉曼显微镜提供了一种非破坏性、无标记的方法，可用于监测与早期耳分化相关的分子变化。通过补充传统的分子和免疫细胞化学分析，拉曼光谱为优化BMP4介导的耳诱导方案以及提高基于干细胞的内耳研究和再生医学策略的可重复性提供了一种有价值的工具。

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