我國干細胞制備領(lǐng)域迎來(lái)重大突破。5月15日上午，由中國科學(xué)院廣州生物醫藥與健康研究院承擔的國家重大科研裝備研制項目“全自動(dòng)干細胞誘導培養設備”，通過(guò)國家綜合驗收，標志著(zhù)全球首臺自動(dòng)化無(wú)人堅守、應用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的智能化干細胞誘導培養設備誕生。

　　該設備為我國完全自主知識產(chǎn)權，將改善我國高端生命科學(xué)儀器裝備幾乎依靠歐美進(jìn)口的局面，為降低細胞的生產(chǎn)成本、提高細胞制備質(zhì)量，以及更廣泛地服務(wù)臨床，奠定了裝備基礎。

　　人工操作成為干細胞應用發(fā)展瓶頸 

　　干細胞是具有自我復制功能及多向分化潛能的細胞，在特定條件下能再生成人體的各種細胞、組織或器官，在再生醫學(xué)、疾病模型、藥物篩選、精準醫學(xué)等領(lǐng)域具有廣闊的應用前景，醫學(xué)界稱(chēng)其為“萬(wàn)能細胞”。

　　基于常規干細胞存在的不足，干細胞研究興起了誘導多能干細胞(IPSC)新領(lǐng)域的發(fā)展，從而解決了干細胞作為種子細胞的來(lái)源問(wèn)題?！澳壳?，干細胞誘導、培養及篩選過(guò)程均只能依靠人工操作完成?！薄?73”計劃青年科學(xué)家首席科學(xué)家陳捷凱說(shuō)，“培養一個(gè)干細胞IPSC專(zhuān)家，需要國家大量投入。從誘導、篩選到提取干細胞，至少需要一萬(wàn)小時(shí)的訓練，并且這些經(jīng)驗與方法很難傳授和復制?！倍?，即便提取了100個(gè)干細胞，其中可能也只有10個(gè)是真正有價(jià)值的。

　　在陳捷凱看來(lái)，人工操作效率低、成本高、通量低、安全性差等問(wèn)題進(jìn)一步限制了干細胞在再生醫學(xué)研究領(lǐng)域中的普遍應用。因此，全自動(dòng)化的細胞制備是IPSC技術(shù)走向實(shí)際應用亟需突破的瓶頸。

　　流程自動(dòng)化的想法“非常勇敢” 

　　針對干細胞與再生醫學(xué)發(fā)展技術(shù)需求及干細胞裝備研發(fā)現狀，廣州生物醫藥與健康研究院以原創(chuàng )新技術(shù)為核心，利用院內國際領(lǐng)先的IPSC技術(shù)、干細胞誘導分化技術(shù)等研究成果，結合自動(dòng)化技術(shù)，研制出國際首臺干細胞自動(dòng)化、智能化誘導培養設備。

　　廣州生物醫藥與健康研究院黨委副書(shū)記段子淵說(shuō)：“項目的建立要追溯到2012年，干細胞研究在中國慢慢得到重視。當時(shí)提出將整個(gè)流程自動(dòng)化，非常有前瞻性，非常勇敢?！?/p>

　　經(jīng)過(guò)多年集智攻關(guān)，由張驍研究員帶領(lǐng)的團隊攻克了八項關(guān)鍵技術(shù)，其中包括兩項核心技術(shù)，并取得多項創(chuàng )新性成果。他們建立了從細胞培養、顯微在線(xiàn)觀(guān)測、移液換液、算法識別、細胞挑取及設備控制的裝備技術(shù)，實(shí)現了IPSC自動(dòng)化誘導培養、擴增、成像、移液換液、細胞挑取、下游分化等功能。

　　華大基因研究院、華東理工大學(xué)等多家用戶(hù)單位對全自動(dòng)干細胞誘導培養設備進(jìn)行了測試，驗證了設備進(jìn)行干細胞誘導培養的可行性。

　　新技術(shù)推動(dòng)干細胞研究和臨床應用發(fā)展 

　　這臺全自動(dòng)設備到底有多牛？　廣州生物醫藥與健康研究院副院長(cháng)潘光錦研究員強調，將干細胞誘導培養流程自動(dòng)化，其意義不僅是簡(jiǎn)單節約人力，而是推動(dòng)我國干細胞基礎研究和臨床應用發(fā)展的“必經(jīng)之路”。

　　機器利用人工智能機器學(xué)習輔助無(wú)損無(wú)標記分析手段，一次可以輕松提取幾百個(gè)，且正確率奇高。

　　從操作效率看，一個(gè)經(jīng)驗豐富的專(zhuān)家挑取20個(gè)細胞，需要全神貫注操作兩三個(gè)小時(shí)；而機器一次操作168個(gè)(7×24)樣本，也只需要三個(gè)小時(shí)。潘光錦告訴記者，像廣州生物院這樣國內非常熟練的實(shí)驗團隊，在“比較幸運”的前提下，做一次干細胞誘導培養至少需要一個(gè)月，而用這臺設備，只需要三周就可以完成。

　　而且，“干細胞培養提取需要對細胞進(jìn)行非常精確的識別和挑選。人會(huì )有疲勞的時(shí)候，情緒會(huì )出現波動(dòng)，但機器不會(huì )出錯?！标惤輨P說(shuō)，“干細胞的使用方向是醫學(xué)用途，需要穩定、標準化的產(chǎn)出。因此，這臺設備為再生醫學(xué)及精準醫療的研究奠定了裝備基礎，具有強大的市場(chǎng)競爭力和廣闊的市場(chǎng)前景?！?/p>

　?。ㄔd于《文匯報》 2018-05-16 08版）