Evaluation of Undifferentiated State of Human iPS Cells Using C2MAP™ Cell Culture Media Analysis Platform
Aplikace | 2020 | ShimadzuInstrumentace
Noninvazivní a rychlé hodnocení stavu lidských iPS buněk je klíčové pro průmyslové využití v regenerativní medicíně a výrobě buněčných terapií. Analýza kultivačních médií umožňuje monitorovat buněčnou diferenciaci bez zásahu do buněk.
Cílem bylo vyvinout platformu C2MAP pro simultánní hodnocení 95 složek v supernatantu lidských iPS buněk pomocí LC–MS/MS a identifikovat neinvazivní biomarkery undiferencovaného stavu a diferenciace k ektodermu.
Bylo detekováno 55 z 95 analyzovaných složek. Pomocí nástroje Volcano Plot byly vybrány kynurenin (marker nediferencovaného stavu) a 2-aminoadipat (marker ektodermální diferenciace). Časový průběh prokázal postupnou spotřebu tryptofanu a zvýšenou sekreci kynureninu v nediferencovaných buňkách, zatímco v ektodermálně diferencovaných buňkách rostla koncentrace 2-aminoadipatové kyseliny.
Mechanistické studie s inhibitorem IDO1 a antagonisty AhR potvrdily klíčovou roli metabolitu kynureninu v udržení undiferencovaného stavu prostřednictvím Kyn-AhR signalizace a zvýšení exprese faktorů POU5F1, NANOG a EP300. Inhibice KAT2 snížila tvorbu 2-aminoadipátu a omezila ektodermální diferenciaci, což podporuje model přepnutí metabolismu při indukci diferenciace.
Platforma C2MAP umožňuje neinvazivní monitoring kvality iPS kultur v reálném čase, usnadňuje časnou detekci biomarkerů diferenciace a může být začleněna do procesů kontroly kvality a automatizace výroby buněčných terapií.
Studie prokázala účinnost C2MAP platformy pro neinvazivní hodnocení stavu iPS buněk a identifikovala klíčové biomarkery kynurenin a 2-aminoadipatovou kyselinu. Tento přístup slibuje zlepšení kontroly kvality a optimalizaci výrobních procesů v regenerativní medicíně.
Příprava vzorků, LC/MS/MS, LC/QQQ
ZaměřeníKlinická analýza
VýrobceShimadzu
Souhrn
Význam tématu
Noninvazivní a rychlé hodnocení stavu lidských iPS buněk je klíčové pro průmyslové využití v regenerativní medicíně a výrobě buněčných terapií. Analýza kultivačních médií umožňuje monitorovat buněčnou diferenciaci bez zásahu do buněk.
Cíle a přehled studie
Cílem bylo vyvinout platformu C2MAP pro simultánní hodnocení 95 složek v supernatantu lidských iPS buněk pomocí LC–MS/MS a identifikovat neinvazivní biomarkery undiferencovaného stavu a diferenciace k ektodermu.
Použitá metodika a instrumentace
- Buněčná linie: lidské iPS buňky (PFX#9)
- Medium: TeSR-E8™, podložka Vitronectin-N, 6-jamková miska
- Sběr supernatantu: každých 24 h po dobu 6 dní
- Analýza: Shimadzu C2MAP LC–MS/MS, simultánní měření 95 sloučenin
- Software: C2MAP TRENDS, Multi-omics Analysis Gadget Package
Hlavní výsledky a diskuse
Bylo detekováno 55 z 95 analyzovaných složek. Pomocí nástroje Volcano Plot byly vybrány kynurenin (marker nediferencovaného stavu) a 2-aminoadipat (marker ektodermální diferenciace). Časový průběh prokázal postupnou spotřebu tryptofanu a zvýšenou sekreci kynureninu v nediferencovaných buňkách, zatímco v ektodermálně diferencovaných buňkách rostla koncentrace 2-aminoadipatové kyseliny.
Mechanistické studie s inhibitorem IDO1 a antagonisty AhR potvrdily klíčovou roli metabolitu kynureninu v udržení undiferencovaného stavu prostřednictvím Kyn-AhR signalizace a zvýšení exprese faktorů POU5F1, NANOG a EP300. Inhibice KAT2 snížila tvorbu 2-aminoadipátu a omezila ektodermální diferenciaci, což podporuje model přepnutí metabolismu při indukci diferenciace.
Přínosy a praktické využití metody
Platforma C2MAP umožňuje neinvazivní monitoring kvality iPS kultur v reálném čase, usnadňuje časnou detekci biomarkerů diferenciace a může být začleněna do procesů kontroly kvality a automatizace výroby buněčných terapií.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Integrace s dalšími omickými metodami pro komplexní profilování
- Využití strojového učení pro prediktivní analýzu diferenciace
- Rozšíření na další buněčné typy a diferenciční dráhy
- Škálovatelnost pro bioprodukci a klinické aplikace
Závěr
Studie prokázala účinnost C2MAP platformy pro neinvazivní hodnocení stavu iPS buněk a identifikovala klíčové biomarkery kynurenin a 2-aminoadipatovou kyselinu. Tento přístup slibuje zlepšení kontroly kvality a optimalizaci výrobních procesů v regenerativní medicíně.
Reference
- T. Yamamoto, K. Hatabayashi, M. Arita, N. Yajima, C. Takenaka, T. Suzuki, M. Takahashi, Y. Oshima, K. Hara, K. Kagawa, S. Kawamata: Kynurenine signaling through the aryl hydrocarbon receptor maintains the undifferentiated state of human embryonic stem cells, Sci. Signal. 12, eaaw3306 (2019).
Podobná PDF
Evaluation of Undifferentiated State of Human iPS Cells Using C2MAP™ Cell Culture Media Analysis Platform
2020|Shimadzu|Aplikace
Application News No. C209 Liquid Chromatography Mass Spectrometry Evaluation of Undifferentiated State of Human iPS Cells Using C2MAP™ Cell Culture Media Analysis Platform Background C2MAP Cell Culture Media Analysis Platform Development of technologies for the preparation and supply…
Klíčová slova
acid, acidamino, aminonucleic, nucleicvitamin, vitaminassociated, associatedkynurenine, kynurenineundifferentiated, undifferentiatedcompound, compoundculture, cultureips, ipsother, othersugar, sugarnews, newscells, cellsundifferentiation
LC/MS/MS Method Package for Cell Culture Profiling Ver. 3 for LabSolutions LCMS
2022|Shimadzu|Brožury a specifikace
C146-E471 LC/MS/MS Method Package for Cell Culture Profiling LC/MS/MS Method Package for Cell Culture Profiling Ver. 3 for LabSolutions LCMS Capable of Simultaneous Analysis of 144 Compounds in Less than 20 Minutes Version 3 of this method package adds metabolites…
Klíčová slova
purine, purinepyrimidine, pyrimidineothers, otherscys, cysacid, acidmet, metmonophosphate, monophosphatetrp, trptca, tcaarg, arglys, lystyr, tyrphe, phecycle, cyclepro
Solutions for Cell Processing
2021|Shimadzu|Brožury a specifikace
C297-E135 Solutions for Cell Processing Solutions for Cell Processing Shimadzu utilizes not only in-house technologies but also related technologies in cooperation with other companies to support researchers and companies engaged in cell research and cell production, and accelerate industrialization of…
Klíčová slova
cell, cellculture, cultureips, ipscells, cellscolonies, coloniespicking, pickingcloning, cloningmedia, mediapicker, pickerinvasive, invasivemicroscope, microscopeevaluation, evaluationmetallic, metallicelements, elementsdiscovery
Biopharmaceutical Development and QA/QC
|Shimadzu|Příručky
A Sponsored Supplement From Biopharmaceutical Development and QA/QC Applications Compendium www.shimadzu.com 2 S p o ns o r e d F e a tu r e Introduction This Applications Compendium reviews analytical needs for characterization of biopharmaceuticals at different…
Klíčová slova
acid, acidamino, aminonucleic, nucleicvitamin, vitaminnsmol, nsmolculture, cultureprotein, proteinproteolysis, proteolysisbioanalysis, bioanalysisother, otherglycan, glycanantibody, antibodyanalysis, analysiscarbohydrate, carbohydratedata