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十年攻关:干细胞技术成功制备出“人工红细胞

近日,军事医学科学院野战输血研究所、全军干细胞与再生医学重点实验室裴雪涛团队历经10年集智攻关,建立了“人工血液”制备工艺,并通过干细胞技术成功制备出了“人工红细胞”。

 

本项技术经军地卫生和药监机构检测, “人工红细胞”与正常红细胞的血红蛋白含量、携氧能力和渗透脆性等各项指标基本一致,是干细胞来源、体外制备zui接近临床应用的生物科技成果,扩增率可达10万倍以上,明显优于以往技术水平,为规模化生产奠定了重要基础,使我国干细胞制备“人工血液”的研发水平进入国际*行列。

 

 

基于造血干细胞技术的“人工血液”研发是指利用造血干细胞(主要来源为骨髓及脐带血)的高度增殖能力和多向分化潜能,通过细胞工程的技术对干细胞进行体外扩增、定向诱导分化、功能激活与调控等,在短时间内大量获得早期造血干/祖细胞及各阶段的造血前体细胞,以及定向诱导扩增大量的红细胞以及巨核细胞/血小板、淋巴细胞等功能性血细胞和免疫活性细胞,并可对部分细胞的功能进行激活和调控,诱导分化的细胞将zui终用于血细胞输注和造血细胞移植。此次成功制备出的“人工红细胞”就是“人工血液”研发的一部分。

 

优化完善脐带血和骨髓扩增诱导程序取得突破

 

在红细胞的体外制备方面,从造血干细胞起始,步骤相对简单,程式也已基本固定,主要是利用脐带血和骨髓来源的造血干/祖细胞进行扩增和诱导。

 

脐带血是胎儿娩出、脐带结扎并离断后残留在胎盘和脐带中的血液,通常是废弃不用的。近三十年来的医学实践表明,脐带血中含有可以重建人体造血和免疫系统的造血干细胞,可用于造血干细胞移植,治疗80多种疾病。因此,脐带血和骨髓都是造血干细胞的重要来源。

 

利用脐带血和骨髓的程序化诱导方案大致可总结分解成三个阶段,首先是谱系分化的定向诱导,诱导造血干细胞向红系发育,第二阶段是对红系前体细胞的扩增,第三阶段则是红细胞的脱核与成熟。

 

为实现的扩增率,研发团队开展了一系列技术体系的优化和完善,包括采用小分子添加剂提高细胞扩增效率、通过表面活性剂提高红系分化效率和细胞活性、采用无基质培养体系诱导红细胞脱核及三维培养培养体系进行扩增等等。

 

这套技术另外一个特点在于更贴近应用,通过对生产工艺的优化,利用提高终末细胞产量、将整个生产过程流水线化等方式,有可能降低整体生产成本,在稀有血型的基础上制备“通用型”血细胞也将进一步降低血液筛查所需的成本,推动和加快“人工血液”应用的进程。

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