我國幹細胞製備領域迎來重大突破。5月15日上午，由betway体育下载 承擔的國家重大科研裝備研製項目“全自動幹細胞誘導培養設備”，通過國家綜合驗收，標誌著全球首台自動化無人堅守、應用深度神經網絡的智能化幹細胞誘導培養設備誕生。

　　該設備為我國完全自主知識產權，將改善我國高端生命科學儀器裝備幾乎依靠歐美進口的局麵，為降低細胞的生產成本、提高細胞製備質量，以及更廣泛地服務臨床，奠定了裝備基礎。

人工操作成為幹細胞應用發展瓶頸

　　幹細胞是具有自我複製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，在再生醫學、疾病模型、藥物篩選、精準醫學等領域具有廣闊的應用前景，醫學界稱其為“萬能細胞”。

　　基於常規幹細胞存在的不足，幹細胞研究興起了誘導多能幹細胞(IPSC)新領域的發展，從而解決了幹細胞作為種子細胞的來源問題。“目前，幹細胞誘導、培養及篩選過程均隻能依靠人工操作完成。”“973”計劃青年科學家首席科學家陳捷凱說，“培養一個幹細胞IPSC專家，需要國家大量投入。從誘導、篩選到提取幹細胞，至少需要一萬小時的訓練，並且這些經驗與方法很難傳授和複製。”而且，即便提取了100個幹細胞，其中可能也隻有10個是真正有價值的。

　　在陳捷凱看來，人工操作效率低、成本高、通量低、安全性差等問題進一步限製了幹細胞在再生醫學研究領域中的普遍應用。因此，全自動化的細胞製備是IPSC技術走向實際應用亟需突破的瓶頸。

流程自動化的想法“非常勇敢”

　　針對幹細胞與再生醫學發展技術需求及幹細胞裝備研發現狀，廣州生物醫藥與健康研究院以原創新技術為核心，利用院內國際領先的IPSC技術、幹細胞誘導分化技術等研究成果，結合自動化技術，研製出國際首台幹細胞自動化、智能化誘導培養設備。

　　廣州生物醫藥與健康研究院黨委副書記段子淵說：“項目的建立要追溯到2012年，幹細胞研究在中國慢慢得到重視。當時提出將整個流程自動化，非常有前瞻性，非常勇敢。”

　　經過多年集智攻關，由張驍研究員帶領的團隊攻克了八項關鍵技術，其中包括兩項核心技術，並取得多項創新性成果。他們建立了從細胞培養、顯微在線觀測、移液換液、算法識別、細胞挑取及設備控製的裝備技術，實現了IPSC自動化誘導培養、擴增、成像、移液換液、細胞挑取、下遊分化等功能。

　　華大基因研究院、華東理工大學等多家用戶單位對全自動幹細胞誘導培養設備進行了測試，驗證了設備進行幹細胞誘導培養的可行性。

新技術推動幹細胞研究和臨床應用發展

　　這台全自動設備到底有多牛？　廣州生物醫藥與健康研究院副院長潘光錦研究員強調，將幹細胞誘導培養流程自動化，其意義不僅是簡單節約人力，而是推動我國幹細胞基礎研究和臨床應用發展的“必經之路”。

　　機器利用人工智能機器學習輔助無損無標記分析手段，一次可以輕鬆提取幾百個，且正確率奇高。

　　從操作效率看，一個經驗豐富的專家挑取20個細胞，需要全神貫注操作兩三個小時；而機器一次操作168個(7×24)樣本，也隻需要三個小時。潘光錦告訴記者，像廣州生物院這樣國內非常熟練的實驗團隊，在“比較幸運”的前提下，做一次幹細胞誘導培養至少需要一個月，而用這台設備，隻需要三周就可以完成。

　　而且，“幹細胞培養提取需要對細胞進行非常精確的識別和挑選。人會有疲勞的時候，情緒會出現波動，但機器不會出錯。”陳捷凱說，“幹細胞的使用方向是醫學用途，需要穩定、標準化的產出。因此，這台設備為再生醫學及精準醫療的研究奠定了裝備基礎，具有強大的市場競爭力和廣闊的市場前景。”

　　（原載於《文彙報》 2018-05-16 08版）