干細胞研究與應用技術(shù)是目前全球生命科技領(lǐng)域最頂尖的技術(shù)之一，也是我國在全球處于“并跑”地位的領(lǐng)域之一。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”近日由中科院研制成功。該裝備將實(shí)現規?；?、自動(dòng)化、智能化誘導干細胞制備，對世界再生醫學(xué)及其相關(guān)的細胞治療領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響。

       新設備擁有完全自主知識產(chǎn)權 

　　中科院廣州生物醫藥與健康研究院院長(cháng)裴端卿說(shuō)，“全自動(dòng)干細胞誘導培養設備研究”是財政部支持的國家重大科研裝備研制項目，2012年立項，項目總經(jīng)費6761萬(wàn)元，由廣州生物醫藥與健康研究院負責承擔。該項目標志著(zhù)我國在干細胞裝備領(lǐng)域的自主研發(fā)取得新的突破，改善了我國高端生命科學(xué)儀器裝備依靠歐美進(jìn)口的局面，其成果填補了國內在該領(lǐng)域的多項空白。

　　“全自動(dòng)干細胞誘導培養設備”項目驗收組的專(zhuān)家表示，該項目整機技術(shù)及識別核心算法的應用已實(shí)現國際“并跑”；個(gè)別關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現了“領(lǐng)跑”。由中科院生物物理研究所徐濤院士、中國人民解放軍總醫院顧瑛院士等組成的專(zhuān)家組在驗收后表示，設備所有技術(shù)指標均達到考核指標要求。該設備擁有完全自主知識產(chǎn)權，實(shí)現了誘導多能干細胞自動(dòng)化誘導培養、擴增、成像、移液換液、挑克隆，下游分化等功能。華東理工大學(xué)等多家用戶(hù)單位對該設備進(jìn)行了測試，驗證了可行性。

　　徐濤等專(zhuān)家表示，世界首臺全自動(dòng)干細胞誘導培養設備的成功研制，推動(dòng)了我國干細胞基礎研究和臨床應用的發(fā)展，為再生醫學(xué)及精準醫療的研究奠定了裝備基礎。

       進(jìn)一步加快自主研發(fā)進(jìn)程 

　　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，醫學(xué)界稱(chēng)為“萬(wàn)能細胞”。目前，干細胞誘導、培養及篩選過(guò)程均只能依靠人工操作完成。一方面，由于缺乏對細胞變化的實(shí)時(shí)及定量監控，難以實(shí)現干細胞誘導流程的規范化與標準化；另一方面，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。

　　全自動(dòng)干細胞誘導培養設備利用人工智能建立數學(xué)模型，建立全程自動(dòng)化細胞培養誘導技術(shù)體系。該自動(dòng)化智能技術(shù)可實(shí)現24人次為周期的細胞制備通量，為我國的生物先進(jìn)制造提供了上游細胞來(lái)源的裝備保障。

　　中科院廣州生物醫藥與健康研究院研究員陳捷凱是該領(lǐng)域的專(zhuān)家，但其坦承：“面對長(cháng)期繁瑣的工作，人很容易出錯，而機器則不容易犯錯。以前為獲取一個(gè)干細胞，需要經(jīng)驗豐富的實(shí)驗人員憑實(shí)踐經(jīng)驗進(jìn)行誘導，不僅工作量較大，而且錯誤率較高。儀器的出現打破了干細胞誘導培養只能依靠人工經(jīng)驗的局限性，實(shí)現了較大的科學(xué)突破?！?/p>

　　“干細胞的識別就像從一堵墻上識別一粒砂子，以前靠人工操作，不僅工作量非常大，而且識別準確率較低；現在有了全自動(dòng)裝備，把人的經(jīng)驗訓練給它，讓機器變成資深的技術(shù)員?，F在，該設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?！敝锌圃簭V州生物醫藥與健康研究院副院長(cháng)潘光錦說(shuō)：“該裝備實(shí)現了人工智能、生物醫學(xué)、光學(xué)、數學(xué)等各種交叉學(xué)科的技術(shù)集成。未來(lái)，將爭取實(shí)用化、小型化，進(jìn)一步推向市場(chǎng)?！?/p>

　　中科院廣州生物醫藥與健康研究院黨委副書(shū)記段子淵說(shuō)，項目團隊歷時(shí)4年，集智攻關(guān)，攻克了8項關(guān)鍵技術(shù)，其中包裹2個(gè)核心技術(shù)，并取得多項創(chuàng )新性成果。潘光錦說(shuō)，該項目其實(shí)早在2012年就開(kāi)始謀劃，通過(guò)這些年的努力才出成效，證明科學(xué)研究一定要有前瞻性。

　　中國科學(xué)院微電子所研究員夏洋說(shuō)：“該設備的成功研制將推進(jìn)我國在干細胞裝備領(lǐng)域的自主研發(fā)進(jìn)程，推動(dòng)我國干細胞基礎研究和臨床應用的快速發(fā)展，為干細胞再生醫學(xué)及精準醫療的研究奠定基礎?！?/p>

       搶占干細胞研究國際競爭制高點(diǎn) 

　　干細胞研究與應用技術(shù)是目前全球生命科技領(lǐng)域最頂尖的技術(shù)之一，中科院2017年的高技術(shù)發(fā)展報告顯示，目前全球有超過(guò)700家公司正在開(kāi)展干細胞與再生醫學(xué)技術(shù)相關(guān)的研究，競爭日趨白熱化。中科院院士周琪認為，干細胞與再生醫學(xué)已經(jīng)成為我國的戰略?xún)?yōu)先發(fā)展領(lǐng)域，獲得了來(lái)自國家層面的大力支持，也取得了一系列國際領(lǐng)先成就。

　　中國科學(xué)院微電子所研究員夏洋認為，“全自動(dòng)干細胞誘導培養設備”是涵蓋基礎研究、應用研究和開(kāi)發(fā)研究全過(guò)程的生物技術(shù)自主創(chuàng )新體系，將為我國初步建立系統的生物技術(shù)創(chuàng )新體系，突破一批核心關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)做出貢獻。潘光錦說(shuō)，未來(lái)還要在多能干細胞自動(dòng)識別的基礎上，進(jìn)一步實(shí)現對神經(jīng)干細胞、血液細胞等各種功能性細胞的自動(dòng)化識別。段子淵建議，未來(lái)可以進(jìn)行一些國際合作，將我國干細胞誘導自動(dòng)化技術(shù)向縱深發(fā)展，繼續走在世界前列。

　　“推動(dòng)干細胞臨床應用和相應產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?！迸岫饲湔f(shuō)，目前各醫院細胞治療臨床應用迫切需要干細胞制備裝置，該裝備已逐步在各研究單位或一級醫院研究中心推廣。該設備降低了人為干預，實(shí)現多人份、低成本、高品質(zhì)、一體化的干細胞生產(chǎn)，潛在的社會(huì )效益巨大。

　　周琪建議，干細胞與再生醫學(xué)技術(shù)是跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的綜合集成研究，隨著(zhù)各國研究投入的持續加大，未來(lái)將進(jìn)一步表現出規模和定向銜接的大科學(xué)研究發(fā)展態(tài)勢。由于細胞類(lèi)型的多樣性、作用途徑的復雜性，以及應用方式的特殊性，細胞制品在世界上尚無(wú)可借鑒的標準與規范，需要對生產(chǎn)、定標、定型等進(jìn)一步系統布局及重點(diǎn)攻關(guān)，并有步驟地推進(jìn)干細胞臨床應用和相應產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。