用自己“生產(chǎn)”的新器官替換已“老化”的器官，這或許會(huì )在未來(lái)實(shí)現。

　　如今，隨著(zhù)細胞“變身”奧秘的揭開(kāi)，科學(xué)家們正在探索利用誘導多能干細胞（iPSC），實(shí)現再生新的組織和器官，為疾病治療和再生醫學(xué)提供“種子”細胞來(lái)源。隨著(zhù)相關(guān)研究的興起，自動(dòng)化、規?；?、標準化獲得干細胞的需求日益旺盛，但傳統的人工操作面臨“產(chǎn)能”不足，制約著(zhù)干細胞在再生醫學(xué)研究領(lǐng)域中的普遍應用。

　　從利用維生素C提高體細胞“變身”效率到化學(xué)小分子誘導多能干細胞的新方法，中國科學(xué)院廣州生物醫藥與健康研究院（簡(jiǎn)稱(chēng)“廣州生物院”）成為這一領(lǐng)域的“黑馬”。在技術(shù)上不斷取得突破的同時(shí)，今年5月全球首臺自動(dòng)化干細胞誘導培養設備也誕生在廣州生物院。該設備降低干細胞的生產(chǎn)成本的同時(shí)提高了細胞制備質(zhì)量，這一“生物智造”也為實(shí)現干細胞的標準化“生產(chǎn)”提供了設備支持。

　　南方日報記者 傅鵬  策劃 陳思勤

　　探索細胞“逆生長(cháng)”將尿液“變廢為寶”為干細胞

　　隨著(zhù)老齡化的加劇，帕金森病、老年癡呆癥等疾病成為醫學(xué)領(lǐng)域新的難題?！斑@些疾病的本質(zhì)其實(shí)是細胞衰老、死亡以致喪失功能，干細胞與再生醫學(xué)方面的研究將探索出行之有效的解決辦法?！睆V州生物院副院長(cháng)潘光錦說(shuō)。

　　對此，作為“萬(wàn)用細胞”的干細胞，其臨床應用價(jià)值被寄予厚望。原因在于其可以“七十二變”，不僅可以自我復制，還可以在相應的條件下“變身”為不同種類(lèi)、具有不同功能的細胞。在未來(lái)應用上，即可通過(guò)干細胞培育出器官組織等，以替換、治療損傷的、自身病變或衰老的器官組織。

　　干細胞如此“神通廣大”，其獲取成為醫學(xué)界關(guān)注的重點(diǎn)。2006年，日本科學(xué)家山中伸彌的團隊把4個(gè)轉錄因子通過(guò)逆轉錄病毒載體轉入小鼠的體細胞，使其變成多能干細胞（iPS細胞），避免了此前研究提出的使用人體胚胎提取干細胞所面臨的倫理道德問(wèn)題。該團隊因此也獲得了2012年的諾貝爾生理或醫學(xué)獎。

　　但這一方法也不完美，存在致癌隱患。對此，后來(lái)的科學(xué)家們利用化學(xué)小分子替代，誘導出了多能干細胞，盡管安全性有了保障，步驟多、時(shí)間長(cháng)、效率低、機理不清楚等問(wèn)題也成為新的瓶頸。

　　經(jīng)過(guò)多年研究，來(lái)自廣州生物院的裴端卿團隊“異軍突起”。該團隊通過(guò)在培養基中加入維生素C，將體細胞誘變成多能干細胞的效率從十萬(wàn)分之一提升到十分之一。該成果于2009年在國際干細胞權威雜志Cell Stem Cell上發(fā)表，也是中國的相關(guān)科研成果首次獲此殊榮。

　　經(jīng)過(guò)更深入地研究，裴端卿團隊發(fā)現從體細胞“逆生長(cháng)”為多能干細胞，其還需經(jīng)過(guò)上皮細胞這一中間狀態(tài)。順著(zhù)這個(gè)線(xiàn)索，2011年，該團隊再次取得突破，在人的尿液里找到了合適的上皮細胞，并誘導出多能干細胞，將其培育為神經(jīng)干細胞并治療了小鼠的神經(jīng)疾病。

　　今年，該團隊再接再厲開(kāi)發(fā)出一套高效、簡(jiǎn)單的化學(xué)小分子誘導多能干細胞的方法，簡(jiǎn)稱(chēng)為CIP（Chemical Induction of Pluripotency），即化合物誘導干細胞多能性?！斑@為改變細胞命運提供新的思路和方向?！迸斯忮\說(shuō)。

　　全球首臺自動(dòng)化干細胞誘導培養設備誕生

　　誘導多能干細胞這一新領(lǐng)域的發(fā)展，解決了干細胞作為種子細胞的來(lái)源問(wèn)題。但干細胞在再生醫學(xué)研究領(lǐng)域中的普遍應用，需要充足的誘導多能干細胞的供給，供給不足讓相關(guān)研究捉襟見(jiàn)肘。

　　為了獲得實(shí)驗所需的大量誘導多能干細胞，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干細胞的培養，由于缺乏對細胞命運變化、iPSC克隆篩選和擴增的實(shí)時(shí)及定量監控，干細胞誘導流程的規范化與標準化難以實(shí)現，特別是將來(lái)應用于臨床，存在質(zhì)量不均等安全問(wèn)題。此外，潘光錦表示，經(jīng)過(guò)長(cháng)期技術(shù)訓練科研人員才能上崗，高技術(shù)門(mén)檻導致了科研人員培養的高成本。

　　針對自動(dòng)化、規?；?、標準化獲得干細胞的需求，今年5月15日，廣州生物院承擔的國家重大科研裝備研制項目“全自動(dòng)干細胞誘導培養設備研制”順利通過(guò)驗收，這標志全球首臺自動(dòng)化干細胞誘導培養設備誕生。

　　潘光錦告訴記者，研發(fā)團隊針對實(shí)際需求組成了“跨界”的技術(shù)團隊，歷時(shí)4年攻關(guān)打造了該設備，不僅實(shí)現了“機器代人”，更是實(shí)現了人工操作無(wú)法實(shí)現的干細胞標準化“生產(chǎn)”。如針對干細胞識別難的問(wèn)題，該設備不僅能通過(guò)圖像識別快速找到培養基里“藏”著(zhù)的干細胞，也能在識別的過(guò)程中不斷學(xué)習，進(jìn)一步提高精準度。

　　項目技術(shù)驗收專(zhuān)家表示，該設備首次實(shí)現了基于機器學(xué)習的自動(dòng)化識別以及誘導培養，整機技術(shù)及識別核心算法的應用已達國際“并跑”，個(gè)別關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現了“領(lǐng)跑”，填補了國內在該領(lǐng)域的多項空白，也改善了國內高端生命科學(xué)儀器裝備依靠歐美進(jìn)口的局面。

　　“現在有了全自動(dòng)裝備，一次可以干相當于24個(gè)技術(shù)員的活，而且識別率高、穩定性強?！迸斯忮\說(shuō)。