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

  • 遥感五十三号01-03星等成功发射

  • 连云港首列整列跨里海班列开行

独家策划

推荐阅读
实现人的自由全面发展,是人工智能伦理治理的逻辑起点与价值原点。
2026-09-11 08:42
2019年,一场生态修复让一个古人类遗址——云南蝙蝠洞遗址浮出水面。之后,多支科研团队开展跨学科综合研究,让丹尼索瓦人在中国西南腹地缺失的关键地理拼图得以补充。
2026-09-11 08:51
在位于内蒙古自治区呼和浩特市和林格尔新区的人才创新谷,工作人员操作和林格尔数据中心集群多云算力资源监测与调度平台,实时监测、动态调度算力资源。
2026-09-11 09:10
人类全基因组约30亿个碱基对中,仅1%—2%编码蛋白质,其余包含不编码的“垃圾DNA”及控制基因表达时间、位置和强度的调控序列。
2026-09-11 09:07
8月也是非极地海域有记录以来最温暖的一个月。海表温度峰值达21.1℃,是有观测以来最高的海表温度。
2026-09-11 08:51
一般来说,人力资源社会保障部每年会征集一批新职业信息,对征集到的新职业建议,按照相关工作要求和程序进行筛选确定。”谷俊明说,兼具古法制香功底、香文化讲解与体验教学能力的复合型香艺人才不断成长,将推动古老香文化焕发生机。
2026-09-10 09:52
当今地球正处于冰室气候背景下,大气二氧化碳(CO2)浓度不断上升,全球气候变暖加剧。这意味着初始火山升温之后,天文轨道的胁迫作用增加了高纬度太阳辐射,进而加速了冰盖的融化和冻土层的解冻。
2026-09-10 09:47
灶台、吊柜、换鞋凳、智能床、坐式淋浴器……这个展区被布置成一个家一般的样板间。护理床边,一台人形照护机器人伸出机械臂,托起人体模型的腿,模拟辅助卧床老人活动肢体。
2026-09-10 09:39
实验结果显示,嫦娥五号月壤中不同矿物的弹性模量分布范围较广,不同矿物间的弹性模量差异显著,呈橄榄石>辉石>钛铁矿>尖晶石>斜长石的次序,其中斜长石的弹性模量明显偏低。进一步分析发现,无论矿物来自地球、月球还是陨石,不同来源的矿物在微观变形过程中的响应机制可能遵循某种共性的内在规律,相关机理仍有待进一步深入研究。
2026-09-10 09:35
再过10多天就是农历秋分,第九个中国农民丰收节也将如约而至。联欢活动庆丰收板块,将举办城乡群众庆祝丰收的联欢活动,打造农民唱主角、百姓共联欢的丰收文艺盛宴,呈现荆楚农民唱响赞歌、分享喜悦的丰收景象。
2026-09-10 09:30
费马大定理是过去半个世纪最负盛名的数学成果之一。
2026-09-09 09:04
当前,世界百年变局加速演进,新一轮科技革命和产业变革深入发展,人工智能作为引领时代变革的关键技术,正在重塑生产方式、生活方式和国际竞争格局,蕴藏着造福全人类的巨大潜能。
2026-09-09 08:56
文物科研工作长期建立在小范围观察、小样本归纳、小视角判断的认知链条上,高度依赖研究者的个人禀赋与经验积累。
2026-09-09 08:55
最近一个月,郭守敬望远镜再次令世界瞩目:为4万余颗贫金属红巨星精确测距,找到9个超高速星候选体,构建了近10万颗恒星的AI标注数据集。
2026-09-09 08:51
磷是植物生长必需的大量营养元素,可土壤里的磷大多“锁”在难溶的矿物和有机质里。土壤并不缺磷,植物却常常“够不着”。
2026-09-09 08:48
9月7日,工业和信息化部印发《信息通信行业发展“十五五”规划》,其中提到,“探索太空算力技术前瞻研究”。
2026-09-09 09:21
手机为什么突然集体涨价?答案不在手机行业
2026-09-09 09:13
慕思以“焕活芯生,越睡越懂你”为主题发布年度新品。
2026-09-08 21:10
金星没有卫星。但预印本平台arXiv近日公布的一项模拟研究显示,它在近20亿年的时间里可能拥有过一颗卫星,直到最后将其吞噬。厘清这一过程,有助于了解金星过去的宜居性。
2026-09-08 10:19
近日,生态环境部、科技部、中国人民银行、国务院国资委、金融监管总局等五部门联合印发《关于推动生态环境领域科技创新多元化投入的指导意见》。
2026-09-08 10:13
加载更多