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(yǎng)設備”近日由中科院研制成功。該裝備將實現規(guī)?；⒆詣踊?、智能化誘導干細胞制備，對世界再生醫(yī)學及其相關的細胞治療領域產生重大影響。

       新設備擁有完全自主知識產權 

　　中科院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院院長裴端卿說，“全自動干細胞誘導培養(yǎng)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(yī)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(fā)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(yǎng)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(yī)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(yǎng)、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(yǎng)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(fā)展，為再生醫(yī)學及精準醫(yī)療的研究奠定了裝備基礎。

       進一步加快自主研發(fā)進程 

　　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(yī)學界稱為“萬能細胞”。目前，干細胞誘導、培養(yǎng)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(jiān)控，難以實現干細胞誘導流程的規(guī)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(yī)學研究領域中的普遍應用。

　　全自動干細胞誘導培養(yǎng)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(yǎng)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(yī)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(yǎng)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(wěn)定性強?！敝锌圃簭V州生物醫(yī)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(yī)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(yī)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(chuàng)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(fā)進程，推動我國干細胞基礎研究和臨床應用的快速發(fā)展，為干細胞再生醫(yī)學及精準醫(yī)療的研究奠定基礎?！?/p>

       搶占干細胞研究國際競爭制高點 

　　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(fā)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(yī)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(yī)學已經成為我國的戰(zhàn)略優(yōu)先發(fā)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(yǎng)設備”是涵蓋基礎研究、應用研究和開發(fā)研究全過程的生物技術自主創(chuàng)新體系，將為我國初步建立系統(tǒng)的生物技術創(chuàng)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(fā)展，繼續(xù)走在世界前列。

　　“推動干細胞臨床應用和相應產業(yè)的發(fā)展。”裴端卿說，目前各醫(yī)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(yī)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(yī)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(xù)加大，未來將進一步表現出規(guī)模和定向銜接的大科學研究發(fā)展態(tài)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(guī)范，需要對生產、定標、定型等進一步系統(tǒng)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(yè)的發(fā)展。