我国研制成功世界首台全自动干细胞诱导培养设备

医药网5月18日讯 日前, 由中科院广州生物医药与健康研究院承担的国家重大科研装备研制项目 '全自动干细胞诱导培养设备' 已在广州正式通过国家验收, 设备所有技术指标均达要求, 这也是世界上首台全自动, 大规模, 规范化诱导及扩增的干细胞诱导生产系统.

所谓 '干细胞' 是指具有自我复制功能及多向分化潜能的细胞, 在特定条件下能再生成人体的各种细胞, 组织或器官, 被医学界称为 '万能细胞' , 在再生医学, 疾病 模型, 药物筛选, 精准医学等领域具有广阔的应用前景, 近些年, 干细胞研究兴起了 '诱导多能干细胞' (以下简称iPSC) 新领域的发展, 从而解决了干细胞作为种子细胞的来源问题.

广州生物院研究员潘光锦介绍: 为了获得大量诱导多能干细胞, 科研人员需要制备并让其大量增殖, 也就是养细胞. 然而, 当前干细胞诱导, 培养及筛选过程均只能依靠人工操作完成, 存在很多的不足. 一方面, 由于缺乏对细胞命运变化及诱导多能干细胞克隆筛选和扩增的实时及定量监控, 难以实现干细胞诱导流程的规范化与 标准 化; 另一方面, 人工操作也存在效率低, 成本高, 通量低, 安全性差等问题. '

在此背景下, 财政部支持的国家重大科研装备研制项目' 全自动干细胞诱导培养设备研制 ', 于2013年立项, 由广州生物院负责承担. 项目团队以创新技术为核心, 利用院内国际领先的诱导多能干细胞技术, 干细胞诱导分化技术等研究成果, 并结合自动化技术, 历时4年, 攻克8项关键技术, 取得多项创新性成果, 成功研制国际首台全自动干细胞诱导培养设备.

据了解, 全自动干细胞诱导培养设备占地25平方米, 由自动化培养箱系统, 自动化液体处理系统, 显微在线观测系统, 高精度克隆挑取系统, 培养皿传送系统, 设备控制系统六大模块组成.

干细胞的重编程是从一个个体化的矩阵培养箱开始, 培养箱可并行培养24份个体化的诱导多能干细胞. 然后, 再由自动传送臂在b级环境下将6孔细胞培养板从培养箱传送至操作舱中. 随后, 培养板就被置入成像区. 接下来, 拥有1.2微米分辨率的显微成像系统就会对其成像, 整个过程不超过10分钟.

广州生物院研究员张骁表示: ' 独立矩阵式培养箱主要是为细胞培养提供适当的温度, 湿度和气体环境, 保证细胞的培养处于合适的环境, 同时也保障个体细胞间不会交叉污染, 人养细胞, 不会全程监测细胞状态. 而这台设备能全天候坚守, 可以通过手机APP端监测, 并及时完成移液, 换液等操作. 细胞的培养时间也缩短了. 它还能自动获取细胞成长信息, 预测细胞成长趋势, 自动挑选出符合要求的成熟诱导多能干细胞. '

' 该自动化智能技术可实现每月24人次为周期的 GMP 级别的细胞制备通量, 为我国的生物先进制造提供了上游细胞来源的智能保障, 有了这台设备后, 从事诱导多能干细胞的科研人员不再靠人工操作养细胞, 甚至不具备养细胞技术的人只要靠这台仪器就能获得诱导多能干细胞. '张骁补充说道.

据悉, 目前各 医院 细胞治疗临床应用迫切需要干细胞制备装置, 全自动干细胞诱导培养设备已逐步在各研究单位或一级医院研究中心开始推广.