干細胞研究與應用技術是目前全球生命科技領域最頂尖的技術之一，也是我國在全球處于“并跑”地位的領域之一。國家重大科研裝備研制項目“全自動干細胞誘導培養設備”近日由中科院研制成功。該裝備將實現規?；⒆詣踊?、智能化誘導干細胞制備，對世界再生醫學及其相關的細胞治療領域產生重大影響。
中科院廣州生物醫藥與健康研究院院長裴端卿說，“全自動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，項目總經費6761萬元，由廣州生物醫藥與健康研究院負責承擔。該項目標志著我國在干細胞裝備領域的自主研發取得新的突破，改善了我國高端生命科學儀器裝備依靠歐美進口的局面，其成果填補了國內在該領域的多項空白。
“全自動干細胞誘導培養設備”項目驗收組的專家表示，該項目整機技術及識別核心算法的應用已實現國際“并跑”；個別關鍵技術實現了“領跑”。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家組在驗收后表示，設備所有技術指標均達到考核指標要求。該設備擁有完全自主知識產權，實現了誘導多能干細胞自動化誘導培養、擴增、成像、移液換液、挑克隆，下游分化等功能。華東理工大學等多家用戶單位對該設備進行了測試，驗證了可行性。
徐濤等專家表示，世界首臺全自動干細胞誘導培養設備的成功研制，推動了我國干細胞基礎研究和臨床應用的發展，為再生醫學及精準醫療的研究奠定了裝備基礎。
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，醫學界稱為“萬能細胞”。目前，干細胞誘導、培養及篩選過程均只能依靠人工操作完成。一方面，由于缺乏對細胞變化的實時及定量監控，難以實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、安全性差等問題進一步限制了干細胞在再生醫學研究領域中的普遍應用。
全自動干細胞誘導培養設備利用人工智能建立數學模型，建立全程自動化細胞培養誘導技術體系。該自動化智能技術可實現24人次為周期的細胞制備通量，為我國的生物先進制造提供了上游細胞來源的裝備保障。
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胞，需要經驗豐富的實驗人員憑實踐經驗進行誘導，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驗的局限性，實現了較大的科學突破?！?/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；現在有了全自動裝備，把人的經驗訓練給它，讓機器變成資深的技術員。現在，該設備一次可以干相當于24個技術員的活，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潘光錦說：“該裝備實現了人工智能、生物醫學、光學、數學等各種交叉學科的技術集成。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，攻克了8項關鍵技術，其中包裹2個核心技術，并取得多項創新性成果。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，證明科學研究一定要有前瞻性。
中國科學院微電子所研究員夏洋說：“該設備的成功研制將推進我國在干細胞裝備領域的自主研發進程，推動我國干細胞基礎研究和臨床應用的快速發展，為干細胞再生醫學及精準醫療的研究奠定基礎?！?/p>
干細胞研究與應用技術是目前全球生命科技領域最頂尖的技術之一，中科院2017年的高技術發展報告顯示，目前全球有超過700家公司正在開展干細胞與再生醫學技術相關的研究，競爭日趨白熱化。中科院院士周琪認為，干細胞與再生醫學已經成為我國的戰略優先發展領域，獲得了來自國家層面的大力支持，也取得了一系列國際領先成就。
中國科學院微電子所研究員夏洋認為，“全自動干細胞誘導培養設備”是涵蓋基礎研究、應用研究和開發研究全過程的生物技術自主創新體系，將為我國初步建立系統的生物技術創新體系，突破一批核心關鍵技術難點做出貢獻。潘光錦說，未來還要在多能干細胞自動識別的基礎上，進一步實現對神經干細胞、血液細胞等各種功能性細胞的自動化識別。段子淵建議，未來可以進行一些國際合作，將我國干細胞誘導自動化技術向縱深發展，繼續走在世界前列。
“推動干細胞臨床應用和相應產業的發展?！迸岫饲湔f，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，實現多人份、低成本、高品質、一體化的干細胞生產，潛在的社會效益巨大。
周琪建議，干細胞與再生醫學技術是跨學科、跨領域的綜合集成研究，隨著各國研究投入的持續加大，未來將進一步表現出規模和定向銜接的大科學研究發展態勢。由于細胞類型的多樣性、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可借鑒的標準與規范，需要對生產、定標、定型等進一步系統布局及重點攻關，并有步驟地推進干細胞臨床應用和相應產業的發展。
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