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

  • 寒冬时节塔克拉玛干治沙正酣

  • 在规范中聚起外摆经营烟火气 上海激发消费新活力

独家策划

推荐阅读
在斯图尔特的农场,赞比亚大豆科技小院首席专家、吉林农业大学教授魏健疆手把手教会当地农户“作物—菌物—肥料”闭环生产。
2026-01-12 08:59
记者1月11日从国家数据局获悉,国家数据局将进一步研究借鉴其他领域登记制度的经验做法,不断吸收社会各界的意见建议,创新建立适应数据特点的登记制度,更好推进数据流通使用,释放数据要素价值。
2026-01-12 08:54
目前团队正牵头建设贵州省人工智能实验室,将吸引更多算力产业链上下游企业集聚贵州,助力数字经济高质量发展。
2026-01-12 08:53
为适配医保业务的新形势新要求,助力中医药产业高质量发展,近日,国家医保局修订中药饮片医保编码规则。这相当于给每一味中药饮片都配上了新的“医保身份证”。
2026-01-12 08:51
以大模型为代表的新一代人工智能技术,深度赋能医疗健康领域,在医学影像判读、疾病风险预警、辅助诊疗决策等领域展现出巨大潜力和应用价值,有力助推临床诊疗模式优化升级,
2026-01-12 03:05
这条光缆,打破了地理困局,让贵州算力真正具备了“走出去”的能力。光缆为算力的灵活调配贯通了“路”,“息壤”平台如同光缆上的“智能交通指挥中心”,将西部算力资源与东部算力需求精准匹配。
2026-01-12 08:53
8日,中国载人航天工程办公室发布2025年度《中国空间站科学研究与应用进展报告》。
2026-01-09 02:45
日前,生态环境部与国家统计局联合印发《关于发布2023年电力二氧化碳排放因子的公告》,以便于不同主体核算电力消费的二氧化碳排放量。
2026-01-09 02:45
近日,中国农业科学院农产品加工研究所联合国内外科研团队,系统揭示了小麦基因型、灌溉条件、储存方式及制粉工艺影响面团流变特性及产品质量的微观和介观机制。
2026-01-09 02:45
各地要强化标准牵引,结合相关部门人工智能终端智能化分级标准制定和产品智能化等级认定等情况,合理确定补贴品类。
2026-01-09 09:05
从中国机械工业联合会获悉,“十四五”时期是我国环保装备制造行业技术创新爆发期,产业链自主可控率超90%,核心专利数量全球第一,技术装备水平跃升,国际竞争力显著提升,国际市场占有率达23.1%。
2026-01-09 02:55
CES历来是观察前沿技术走向的重要窗口。今年,一个新词被频频提及——“物理人工智能(物理AI,Physical AI)”。
2026-01-08 18:29
从7日在京召开的全国知识产权局局长会议上了解到,根据世界知识产权组织最新发布的《2025年全球创新指数报告》,我国“综合排名进前十、单项排名‘双第一’”。
2026-01-08 02:20
近日,中央农村工作会议在北京召开。会议强调,“加强农业关键核心技术攻关和科技成果高效转化应用,因地制宜发展农业新质生产力”,为做好“三农”工作提供了重要指引。
2026-01-08 02:20
时序轮转一甲子,肇始于一间实验室的中国科技考古,历经六十载深耕求索,终从一片学术荒原,昂首跻身世界学科前沿之列。六十年来,中国科技考古依靠工作者们的汗水、智慧与坚守,写成一段传奇。
2026-01-08 02:20
冰冷坚硬的金属骨架、精确运转的齿轮电机……这,是不是你脑中的“机器人”?其实,还有一种机器人:它们没有坚硬的躯壳,而是以柔软的身体探索世界,它们并不强壮,却不会轻易损坏——这,就是软体机器人。它们像章鱼、蚯蚓、水母等自然界生物一样灵动,能够弯曲、伸展、钻入狭缝,展现出前所未有的环境适应力。
2026-01-08 02:25
近日,工业和信息化部正式公布我国首批L3级有条件自动驾驶车型准入许可,两款分别适配城市拥堵、高速路段的车型将在北京、重庆指定区域开展上路试点。
2026-01-08 02:25
“激光不是自然光,它是人类创造的‘最准的尺’‘最利的刀’,更是能为人类需求精准调光的‘魔法师’。”1月6日,科学家精神百场讲坛在扬州大学开讲,中国科学院院士、天津大学教授姚建铨向现场听众分享了自己60年的科研历程与心得。
2026-01-07 02:30
以前医生判断大脑是否健康,需要进行磁共振检查,这个检查结果用的是西方人群的参考标准。
2026-01-07 02:30
从中国科学院大连化学物理研究所获悉,“面向空间应用的锂离子电池电化学光学原位研究”项目已在中国空间站内开展。神舟二十一号航天员乘组共同在轨操作该项目实验,其中,中国科学院大连化学物理研究所研究员张洪章作为载荷专家发挥了其专业优势。
2026-01-08 02:20
加载更多