点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:搭建干细胞体外培养的“阳光房”
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

搭建干细胞体外培养的“阳光房”

来源:《中国科学报》2021-10-15 10:46

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  “奇府”干细胞仿生赋能系统微观环境模型。受访者供图

  干细胞是人体发育过程中以及成体后体内存在的一类细胞,具有自我复制,多向分化等特点,常用于生长发育、疾病发生、药物筛选等科学研究。此外,干细胞还可以用于疾病治疗,特别是新冠肺炎疫情暴发以来,干细胞,尤其是间充质干细胞被应用于重症以及危重症的救治研究中。

  只是干细胞获取比较困难,数量也极其有限。为了获取足够数量用于治疗的干细胞,必须进行体外扩增。然而,随着扩增代数的增加,干细胞的生物学功能会逐渐减弱,这使得能够应用的干细胞可用代次有限,导致干细胞资源稀缺,难以满足庞大的市场需求,而其高昂的成本也极大限制了干细胞产业发展。因此急需一套解决干细胞数量严重短缺问题的方案。

  为此,南开大学生命科学学院教授杨军课题组,在二十余年持续研究的基础上,开发出一套可以模拟体内微环境的干细胞仿生赋能系统,有效解决了目前干细胞体外培养效率低、费用高、安全性差、代际功能减损等问题。目前,以课题组成员为骨干的学生创新创业团队“奇府”,正致力于将这一研究成果推向市场。

  直击干细胞体外培养痛点

  研究人员介绍说,目前的干细胞培养系统存在四大痛点:增殖能力不足,细胞产量低;功能丢失,治疗效果差;干细胞纯度低,安全风险大;细胞资源稀缺,生产成本高。简言之,现有的培养系统极易造成培养的干细胞存在不够用、不好用、不敢用和用不起的问题。

  “这是由于一般的干细胞扩增使用的培养表面不能很好地仿生体内微环境导致的。”“奇府”团队负责人、南开大学生命科学学院博士生陈国强解释说,在多细胞生物中,没有一个细胞是孤立状态,细胞间的相互作用尤为重要。如果把干细胞培养环境比作“房子”,细胞间相互作用就是一根重要的“支柱”,没有这根“支柱”,“房子”就摇摇欲坠。

  那么,如何构建体外微环境呢?研究人员以干细胞仿生培养材料入手,全面优化配套培养体系。

  首先,研究团队筛选多种细胞间相互作用蛋白,分析其基因以及蛋白序列,随后选择几种基因利用基因工程技术构建融合蛋白基因,通过生物合成技术稳定批量制备人工基质蛋白产品,最后利用纳米涂层技术在传统材料表面形成人工基质蛋白涂层实现表面功能改性。

  构建干细胞“生存之家”

  研究人员通过先进基因工程技术制备的核心产品,其基质成分明确稳定,量产纯度>95%,且为人源蛋白,能够更好地调控人源干细胞,且更为安全。同时,该干细胞赋能体系大规模构建细胞间相互作用的核心蛋白,很好地在培养平面上实现了体内微环境的仿生,从而使细胞功能得以维持。

  此外,研究人员通过细胞间相互作用蛋白仿生调控干细胞生长微环境,缩短干细胞增殖周期的同时延缓干细胞衰老,使可用的干细胞数量大大增加,扩大了干细胞的生产规模,降低了干细胞的生产成本且减少了患者等待的时间。

  “我们的培养技术补齐了最后一根‘支柱’,仿生干细胞微环境,在体外构建了干细胞生存之家,而且还是一个温暖舒适的‘阳光房’,达到高效增殖、安全使用、功能提升和成本降低四大效果。”陈国强说。

  “为了实现最好的干细胞培养效果,我们进行培养体系各组分详细优化,从培养基质的成分配比、作用时间到培养基的选择以及细胞消化液组成都进行了数百次以上的尝试。”该项目研究成员秦政介绍。

  力图实现精准调控

  干细胞扩增技术成熟后,研究人员开启了针对干细胞不同用途赋能体系的开发。干细胞的行为受到其所处微环境的影响,要想让干细胞发挥指定的功能,需通过微环境对其进行精准调控。

  为实现这一目的,研究人员通过查阅各种疾病以及发生发育相关论文,不断优化培养体系,先后开发出心肌修复、血管再生、免疫调节以及关节修复等4种干细胞赋能体系。在相应疾病模型小鼠试验中,相较于传统基质表面培养的干细胞,被“赋能”的干细胞具有更加显著的治疗效果。

  截至目前,该干细胞仿生赋能系统涉及的相关技术现已获得十余项国内外发明专利,发表科技论文100余篇。基于领先的仿生构建技术和良好的实验效果,研究人员还将研究成果积极向产品转化,将人工基质蛋白及其配套的培养体系简化组合形成了简单易用的试剂盒产品。

  “目前,我们的团队已与国内干细胞生产企业和相关医疗机构达成良好的合作关系,将产品提供给合作单位进行试用,得到了很好的评价反馈。未来,我们希望以市场化的方式,将‘奇府’系列产品规模化推入市场,真正助力我国的干细胞研究和应用。”

  记者 袁一雪 通讯员 吴军辉

  

[ 责编:涂子怡 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 探访牛河梁国家考古遗址公园

  • 山东青岛:加紧生产欧洲空调订单

独家策划

推荐阅读
最初,动画和实拍泾渭分明,然而随着手工转描、仿真合成、运动捕捉这类手段的引入,动画和实拍开始相互渗透。AI对动画与实拍的缝合,会将影像艺术彻底引向“泛动画”的时代。
2026-08-05 09:33
衣服透气不闷汗、个性化定制汽车交付快、人形机器人型号多,商品性能更好、生产效率更高、创新活力更足……近年来,这些生产生活中的变化,折射出纳米制造、柔性制造、共享制造等新趋势。
2026-08-05 09:26
在这样的微观世界里,科学家操控原子和分子,设计制造具有特殊性能的新材料、新器件,这就是纳米制造。目前,纳米制造已经实现在原子分子量级设计新材料,按需定制材料的储能、催化、防腐、导电等特性,突破传统制造的性能天花板。
2026-08-05 09:26
近日,中国农业科学院都市农业研究所联合国内外科研单位,发现了改良生菜体内的营养和风味物质的基因密码。生菜在被人类驯化与改良的漫长过程中,口感和营养发生显著变化,这背后离不开关键基因的“调控”。
2026-08-05 09:24
当地时间3日,在意大利佛罗伦萨举办的第46届国际空间研究委员会(COSPAR)科学大会上,中国气象局王劲松研究员荣获威廉·诺德伯格奖章。王劲松是首位获此殊荣的中国科学家,并同步获得一颗小行星命名。此次获奖表明,我国空间科学与应用领域研究成果获得国际学术界高度认可。
2026-08-05 07:40
石墨烯,单层碳原子排成的蜂窝薄膜,薄到极致。但把它一层层摞起来时,层与层之间如何错位——用专业术语叫作堆垛方式——会彻底改写材料的“脾气”。
2026-08-04 03:05
中国石化重庆川维化工公司5万吨/年特种聚乙烯醇(PVA)树脂装置日前顺利一次开车成功并产出合格产品,首批货品已发往欧洲。至此,川维化工PVA总产能达21万吨/年,跃居全球单一工厂中最大的高端PVA生产基地。
2026-08-04 03:05
菱方堆垛的石墨烯有一个天然“超能力”:电子彼此间的相互作用强,集体表现出超导、磁性等奇特行为。这在物理学上叫“强电子关联”——电子不再是各自乱跑的粒子,而是有着充分沟通的步调一致的集体,像一支训练有素的“乐队”。
2026-08-04 03:05
今年上半年,人工智能领域一系列标志性成果密集落地。在技术、应用、生态、治理的协力牵引下,人工智能产业迸发出前所未有的发展活力,赋能实体经济的成效持续凸显。
2026-08-04 09:31
近日,由人力资源社会保障部、安徽省人民政府共同主办的“创赢未来”创业大赛(以下简称“大赛”)全国赛在安徽合肥圆满收官。在大赛同步举办的创业安徽成果展区,一瓶瓶单原子农药整齐陈列,它们同样是“人工智能+创业”的杰作。
2026-08-04 09:31
日前,华中科技大学同济医学院基础医学院郭峥教授团队首次证明:干细胞能够通过表观遗传机制“记忆”自身的分裂次数,像精密仪器般严格遵循着“8+1”的分裂计数规律。
2026-08-03 03:15
伴随着一阵嗡鸣声,国姓岙码头,满载饵料的农业无人机腾空而起,飞向远处的大黄鱼养殖基地。“引入农业无人机后,作业效率提升3倍以上,每年每个网箱预计可节约管理成本约5000元。
2026-08-03 09:16
中国气象局总工程师潘进军表示,中国气象智能预警方案“妈祖”,正发展为面向发展中国家的共享型、可定制、可持续的国际公共产品。
2026-08-03 09:15
碳计量是实现“双碳”目标的基础性工作,是科学核算碳储量、规范碳汇交易、推动生态产品价值实现的关键支撑。
2026-08-03 09:15
提高科技创新投入效能的关键,在于改革科研经费管理和评价机制。科技创新投入效能的提高,是关乎国家创新体系整体效能的系统工程。
2026-08-03 09:14
量子科技是新一轮科技革命和产业变革的前沿领域。近年来,一批量子科技成果走向实践,展现出巨大的应用潜力。
2026-08-03 09:12
7月30日,国家能源局发展规划司副司长邢翼腾在新闻发布会上表示,上半年,国内油气供应总体平稳有序,电力供应保障基础进一步夯实,全国发电装机容量突破40亿千瓦,规模远超世界其他主要经济体。
2026-07-31 03:20
夏日贵阳,清风送爽,“中国数谷”又要迎来一场数字经济领域的年度盛会。8月28日至30日,2026中国国际大数据产业博览会将在此举办,目前各项筹备工作已进入全面冲刺阶段。
2026-07-31 03:40
“十五五”规划纲要围绕“加快高水平科技自立自强,引领发展新质生产力”作出专篇部署,明确提出“推动科技创新和产业创新深度融合”。
2026-07-31 03:40
“十五五”开局,第一个经济半年报发布,以高端制造、数智经济、现代服务为代表的新动能对经济增长的贡献超过40%。其中释放出鲜明信号,科技创新正加速赋能经济高质量发展。
2026-07-31 03:40
加载更多