干細(xì)胞研究與應(yīng)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“全自動干細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)設(shè)備”近日由中科院研制成功。該裝備將實現(xiàn)規(guī)模化、自動化、智能化誘導(dǎo)干細(xì)胞制備，對世界再生醫(yī)學(xué)及其相關(guān)的細(xì)胞治療領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響。

       新設(shè)備擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán) 

　　中科院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院院長裴端卿說，“全自動干細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)設(shè)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6761萬元，由廣州生物醫(yī)藥與健康研究院負(fù)責(zé)承擔(dān)。該項目標(biāo)志著我國在干細(xì)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口的局面，其成果填補了國內(nèi)在該領(lǐng)域的多項空白。

　　“全自動干細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)設(shè)備”項目驗收組的專家表示，該項目整機技術(shù)及識別核心算法的應(yīng)用已實現(xiàn)國際“并跑”；個別關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)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(yī)院顧瑛院士等組成的專家組在驗收后表示，設(shè)備所有技術(shù)指標(biāo)均達到考核指標(biāo)要求。該設(shè)備擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，實現(xiàn)了誘導(dǎo)多能干細(xì)胞自動化誘導(dǎo)培養(yǎng)、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)等多家用戶單位對該設(shè)備進行了測試，驗證了可行性。

　　徐濤等專家表示，世界首臺全自動干細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)設(shè)備的成功研制，推動了我國干細(xì)胞基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用的發(fā)展，為再生醫(yī)學(xué)及精準(zhǔn)醫(yī)療的研究奠定了裝備基礎(chǔ)。

       進一步加快自主研發(fā)進程 

　　干細(xì)胞是具有自我復(fù)制功能及多向分化潛能的細(xì)胞，在特定條件下能再生成人體的各種細(xì)胞、組織或器官，醫(yī)學(xué)界稱為“萬能細(xì)胞”。目前，干細(xì)胞誘導(dǎo)、培養(yǎng)及篩選過程均只能依靠人工操作完成。一方面，由于缺乏對細(xì)胞變化的實時及定量監(jiān)控，難以實現(xiàn)干細(xì)胞誘導(dǎo)流程的規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化；另一方面，人工操作效率低、成本高、通量低、安全性差等問題進一步限制了干細(xì)胞在再生醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域中的普遍應(yīng)用。

　　全自動干細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)設(shè)備利用人工智能建立數(shù)學(xué)模型，建立全程自動化細(xì)胞培養(yǎng)誘導(dǎo)技術(shù)體系。該自動化智能技術(shù)可實現(xiàn)24人次為周期的細(xì)胞制備通量，為我國的生物先進制造提供了上游細(xì)胞來源的裝備保障。

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

　　“干細(xì)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(zhǔn)確率較低；現(xiàn)在有了全自動裝備，把人的經(jīng)驗訓(xùn)練給它，讓機器變成資深的技術(shù)員?，F(xiàn)在，該設(shè)備一次可以干相當(dāng)于24個技術(shù)員的活，而且識別率高、穩(wěn)定性強。”中科院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院副院長潘光錦說：“該裝備實現(xiàn)了人工智能、生物醫(yī)學(xué)、光學(xué)、數(shù)學(xué)等各種交叉學(xué)科的技術(shù)集成。未來，將爭取實用化、小型化，進一步推向市場?！?/p>

　　中科院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院黨委副書記段子淵說，項目團隊歷時4年，集智攻關(guān)，攻克了8項關(guān)鍵技術(shù)，其中包裹2個核心技術(shù)，并取得多項創(chuàng)新性成果。潘光錦說，該項目其實早在2012年就開始謀劃，通過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：“該設(shè)備的成功研制將推進我國在干細(xì)胞裝備領(lǐng)域的自主研發(fā)進程，推動我國干細(xì)胞基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用的快速發(fā)展，為干細(xì)胞再生醫(yī)學(xué)及精準(zhǔn)醫(yī)療的研究奠定基礎(chǔ)?！?/p>

       搶占干細(xì)胞研究國際競爭制高點 

　　干細(xì)胞研究與應(yīng)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700家公司正在開展干細(xì)胞與再生醫(yī)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(rèn)為，干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)已經(jīng)成為我國的戰(zhàn)略優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域，獲得了來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(rèn)為，“全自動干細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)設(shè)備”是涵蓋基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和開發(fā)研究全過程的生物技術(shù)自主創(chuàng)新體系，將為我國初步建立系統(tǒng)的生物技術(shù)創(chuàng)新體系，突破一批核心關(guān)鍵技術(shù)難點做出貢獻。潘光錦說，未來還要在多能干細(xì)胞自動識別的基礎(chǔ)上，進一步實現(xiàn)對神經(jīng)干細(xì)胞、血液細(xì)胞等各種功能性細(xì)胞的自動化識別。段子淵建議，未來可以進行一些國際合作，將我國干細(xì)胞誘導(dǎo)自動化技術(shù)向縱深發(fā)展，繼續(xù)走在世界前列。

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

　　周琪建議，干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)技術(shù)是跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的綜合集成研究，隨著各國研究投入的持續(xù)加大，未來將進一步表現(xiàn)出規(guī)模和定向銜接的大科學(xué)研究發(fā)展態(tài)勢。由于細(xì)胞類型的多樣性、作用途徑的復(fù)雜性，以及應(yīng)用方式的特殊性，細(xì)胞制品在世界上尚無可借鑒的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，需要對生產(chǎn)、定標(biāo)、定型等進一步系統(tǒng)布局及重點攻關(guān)，并有步驟地推進干細(xì)胞臨床應(yīng)用和相應(yīng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。