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科研人員進行細胞操作實驗。受訪者供圖 |
用自己“生產”的新器官替換已“老化”的器官，這或許會在未來實現。
從利用維生素C提高體細胞“變身”效率到化學小分子誘導多能幹細胞的新方法，中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院（簡稱“廣州生物院”）成為這一領域的“黑馬”。在技術上不斷取得突破的同時，今年5月全球首臺自動化幹細胞誘導培養設備也誕生在廣州生物院。該設備降低幹細胞的生產成本的同時提高了細胞製備質量，這一“生物智造”也為實現幹細胞的標準化“生產”提供了設備支持。
探索細胞“逆生長”將尿液“變廢為寶”為幹細胞
隨著老齡化的加劇，帕金森病、老年痴呆症等疾病成為醫學領域新的難題。“這些疾病的本質其實是細胞衰老、死亡以致喪失功能，幹細胞與再生醫學方面的研究將探索出行之有效的解決辦法。”廣州生物院副院長潘光錦說。
幹細胞如此“神通廣大”，其獲取成為醫學界關注的重點。2006年，日本科學家山中伸彌的團隊把4個轉錄因子通過逆轉錄病毒載體轉入小鼠的體細胞，使其變成多能幹細胞（iPS細胞），避免了此前研究提出的使用人體胚胎提取幹細胞所面臨的倫理道德問題。該團隊因此也獲得了2012年的諾貝爾生理或醫學獎。
但這一方法也不完美，存在致癌隱患。對此，後來的科學家們利用化學小分子替代，誘導出了多能幹細胞，儘管安全性有了保障，步驟多、時間長、效率低、機理不清楚等問題也成為新的瓶頸。
經過多年研究，來自廣州生物院的裴端卿團隊“異軍突起”。該團隊通過在培養基中加入維生素C，將體細胞誘變成多能幹細胞的效率從十萬分之一提升到十分之一。該成果於2009年在國際幹細胞權威雜誌Cell Stem Cell上發表，也是中國的相關科研成果首次獲此殊榮。
今年，該團隊再接再厲開發出一套高效、簡單的化學小分子誘導多能幹細胞的方法，簡稱為CIP（Chemical Induction of Pluripotency），即化合物誘導幹細胞多能性。“這為改變細胞命運提供新的思路和方向。”潘光錦說。
全球首臺自動化幹細胞誘導培養設備誕生
誘導多能幹細胞這一新領域的發展，解決了幹細胞作為種子細胞的來源問題。但幹細胞在再生醫學研究領域中的普遍應用，需要充足的誘導多能幹細胞的供給，供給不足讓相關研究捉襟見肘。
為了獲得實驗所需的大量誘導多能幹細胞，科研人員只能花費諸多心思去“養”細胞。高成本外，效率低和安全性也掣肘幹細胞的培養，由於缺乏對細胞命運變化、iPSC克隆篩選和擴增的實時及定量監控，幹細胞誘導流程的規範化與標準化難以實現，特別是將來應用於臨床，存在質量不均等安全問題。此外，潘光錦表示，經過長期技術訓練科研人員才能上崗，高技術門檻導致了科研人員培養的高成本。
針對自動化、規模化、標準化獲得幹細胞的需求，今年5月15日，廣州生物院承擔的國家重大科研裝備研製項目“全自動幹細胞誘導培養設備研製”順利通過驗收，這標誌全球首臺自動化幹細胞誘導培養設備誕生。
項目技術驗收專家表示，該設備首次實現了基於機器學習的自動化識別以及誘導培養，整機技術及識別核心算法的應用已達國際“並跑”，個別關鍵技術實現了“領跑”，填補了國內在該領域的多項空白，也改善了國內高端生命科學儀器裝備依靠歐美進口的局面。
“現在有了全自動裝備，一次可以幹相當於24個技術員的活，而且識別率高、穩定性強。”潘光錦說。
■大家觀點
廣東省幹細胞與再生醫學協會會長、廣州賽萊拉幹細胞科技股份有限公司董事長陳海佳：
幹細胞正處於大規模產業化的黎明階段
廣州的優勢何在？陳海佳認為，除了本身具備的豐富的醫療資源、科研資源、教育資源及產業基礎外，目前廣州正著力實施“IAB”計劃，對幹細胞等戰略性新興產業的發展，作出了極具前瞻性的頂層設計。在廣州良好的產業氛圍下，作為全球領先的幹細胞製備服務商，賽萊拉近年來也發展良好，其承擔建設廣東省（賽萊拉）區域細胞製備中心，便是全國規模最大的省級區域細胞製備中心。
“目前，國外已經有14種幹細胞新藥問世，我國還未實現零的突破。”面臨機遇與挑戰並存的市場前景，陳海佳建議，針對幹細胞特點，需建立幹細胞新藥申報綠色通道審批模式，同時建設國家標準的細胞製備中心，為幹細胞新藥研發及生產提供支撐與保障。此外，應由政府牽頭搭建“政產學研醫”交流合作平臺，以加快推進我國幹細胞新藥研發。
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