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    細胞也能通過機器“生產”

      國家重大科研裝備研制項目——“全自動干細胞誘導培養設備”昨日在廣州宣布研制成功。

      該設備為我國全自主知識產權,首次實現了以機器學習及人工智能算法為判定的細胞自動化誘導。該設備的成功研制,在降低干細胞的生產成本的同時提高了細胞制備質量,為更廣泛地服務臨床,奠定了基礎。昨日,該設備完成驗收。

      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,醫學界稱為“萬能細胞”。干細胞在基礎研究和轉化醫學應用中具有重要意義,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。在全球范圍內,將成熟的體細胞“還原”,誘導成為多能干細胞成為重要的研究領域。獲得的誘導多能干細胞可廣泛應用于新藥研發、神經損傷修復、心肌細胞修復、組織器官再生或移植等再生醫療研究領域。

      以往,干細胞誘導、培養及篩選過程只能依靠人工操作完成。中科院廣州生物醫藥與健康研究院研究員陳捷凱介紹,人工操作主要存在兩大問題。一是技術門檻高,一位研究員至少要經過1萬小時左右的技術訓練,才能儲備足夠的經驗,掌握相關技術。二是通過人工培養,效率低、成本高,而且存在質量不均一等安全性問題,限制了干細胞在再生醫學領域,尤其是將來在人體內的應用。

      針對干細胞與再生醫學發展技術需求,中科院廣州生物院以創技術為核心,利用生物院內領先的誘導多能干細胞技術,結合人工智能與自動化技術,歷時4年,集智攻關,攻克了8項關鍵技術,研制出國際首臺干細胞自動化、智能化誘導培養設備。

      這臺設備擁有完全自主知識產權,建立了從細胞培養、顯微在線觀測、移液換液、算法識別、克隆挑取及設備控制的裝備技術,實現了誘導多能干細胞自動化誘導培養、擴增、成像、移液換液、克隆細胞挑選、下游分化等功能。華大基因研究院、華東理工大學等多家用戶單位對全自動干細胞誘導培養設備進行了測試,驗證了設備進行干細胞誘導培養的可行性。

      中科院廣州生物院副院長、研究員潘光錦介紹,這套設備并非簡單化地將人工操作轉移到機器設備上,而是通過圖像識別、人工智能、機器控制等手段,完成細胞的“標準化”生產,在降低技術門檻的同時提高細胞的安全性,為“生物制造”提供裝備保障。

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