冻存人体,使其进入休眠状态,已经成了科幻电影里的常见场景:宇航员为了应对长达数十年的星际旅行,需要休眠;绝症患者为了等待未来的科技治愈自己,会冻存身体;甚至只是为了想生活在未来的世界,也可以冷冻身体到时候再“复苏”。
冷冻人体的幻想,折射出人们战胜时间的渴望。现阶段看来,人体冷冻与复苏仍然遥不可及。不过,如今人们已经可以通过储存自身干细胞,来备份自己的生命资源。有朝一日需要时,这些年轻时存下的干细胞资源可以成为重启生命的钥匙。
本期南方日报、南方+客户端《解密干细胞》栏目,就带领大家走进广州国际生物岛上的赛莱拉人类干细胞库,探秘这一神奇的“生命银行”。
人类干细胞库里存的是什么?
干细胞的储存,大家可能都已经不陌生。产房里,随着小婴儿的呱呱坠地,产妇们往往会被问一句:“要不要给宝宝存下脐带血?”
存储脐带血,其实就是存储脐血干细胞。脐带血富含造血干细胞,能用于重建血液和免疫系统,可用于治疗白血病、再生障碍性贫血等与血液和免疫系统相关的遗传代谢疾病。
但新生儿脐血中造血干细胞的量并不多,单份只能满足30公斤体重以下的儿童移植的需要,因此目前,越来越多的科学研究聚焦于另一大类成体干细胞——间充质干细胞。
间充质干细胞是干细胞家族的重要成员,来源于发育早期的中胚层,属于多能干细胞,可作为理想的种子细胞,用于衰老和病变引起的组织器官损伤修复。
常见的间充质干细胞有脐带间充质干细胞、胎盘间充质干细胞、骨髓间充质干细胞、牙髓间充质干细胞及脂肪间充质干细胞等。
从新生儿的脐带和胎盘中可以提取出含量更丰富的脐带或胎盘间充质干细胞,这些间充质干细胞更加原始、纯净,生物活性及再生能力更强,免疫原性低,可以扩增应用,能惠及宝宝和家庭每一个成员。
并且,脐带间充质干细胞采集非常方便,对母婴无任何损伤,目前已经被广泛用于多系统疾病的治疗,包括糖尿病及并发症、肝硬化、骨关节炎、脊髓损伤、系统性红斑狼疮、心肌梗死、帕金森等,临床应用范围十分广泛。
在赛莱拉人类干细胞库,就储存着从不同的组织中提取的各种类型的间充质干细胞。
细胞存进液氮罐前,要做哪些准备工作?
广东省赛莱拉干细胞研究院研究员、生物医学工程博士王小燕介绍,从医院取出的含有间充质干细胞的组织样本,会立即冷藏并送到细胞中心。
这些样本可能来自脐带、胎盘,也可能来自骨髓、牙髓、脂肪等不同的组织,每一份样本在这里都会打上唯一的条形码和二维码,确保每一份样本都能准确追溯来源。
在细胞中心万级环境、局部操作百级的无菌条件下,科研人员从组织样本中提取出间充质干细胞,并进行分化和鉴定,确认是否为具有功能的间充质干细胞。
王博士说,一开始的间充质干细胞内还混合着不少免疫细胞、血管内皮细胞等“杂质”。这些细胞培养到第三代至第五代,才会完全纯化,可供临床使用。
“直接从脐带、胎盘中分离出的间充质干细胞数量较少,达不到临床治疗所需的数量。”王博士说,所需的数量根据临床使用途径不同而有差别,一般1公斤体重所需的细胞数量约100万,一个正常成年人治疗所需的干细胞往往达5000万至1亿个。
因此,需要对提取出的间充质干细胞进行扩增,使细胞的数量由原来的十万级别扩增至上亿乃至十亿个。
扩增好的间充质干细胞,经过专业的细胞质量检验员采用流式细胞仪和全自动化细胞计数仪,来检测细胞的纯度、计算细胞的数目,检测细胞的活率,严格筛选出合格细胞,淘汰掉不符合要求的细胞。
检测出合格的细胞,还需要再进行严格的无菌检查与支原体检测,检测结果合格后才可进行冻存。“从医院到细胞中心,制备、培养、储存,人员、环境、试剂、耗材,每一个环节都要严格保持无菌。”王博士透露,从组织到制成制剂或冻存入库,每一份样本在这里都会经历100多道检测程序,确保每一份样本的安全。
怎样在极限低温下仍然让细胞活着?
液氮几乎提供了地球上所能达到的低温的极限:-196℃。人们正是利用液氮的低温来实现长时间保存精子、卵子、干细胞等生物细胞。然而,冻存这些活体细胞并不是“直接放进液氮罐中”这么简单。
每一颗细胞就是一个活的生命体。从人体温度的37℃到零下196℃,超过200多摄氏度的温差,直接冷冻会将细胞直接冻死。要在储存的过程中充分保证细胞的活性,温控的把控和调节至关重要。
科研人员会将细胞放入冻存剂中,这些冻存剂能让细胞内含有的水分不易结冰,从而避免被娇嫩的细胞被尖锐的冰晶杀死。
接着,研究人员会用到一种叫做程序降温仪的“神器”,进行循序渐进的降温操作:每分钟约降低1摄氏度,渐渐降温到-80℃。在-80℃的冷冻箱内搁置约24小时后,干细胞样本才最后放入-196℃的液氮罐中。
在赛莱拉人类干细胞库,一排巨大的储存罐里,每个都可存约4万份干细胞样本。每个储存罐都连接着一个液氮供给罐,如果检测到温度下降就会立即往储存罐内补充液氮。
在冷冻储存罐中,干细胞可以稳定地存放很多年而仍然保持活性。在需要时,就可以把冻存的干细胞样本取出来进行快速复苏、检测,最后应用于拯救人的生命。
存起来有哪些用处?以生命养生命
“干细胞是活的,它是‘以生命养生命’, 以自体生命资源,去修复自体损坏部位,颠覆了传统的药物治疗和手术治疗手段。”广东省赛莱拉干细胞研究院院长陈海佳说,如果人类能掌握再生科技,进行干细胞的培养、制备、诱导及再生修复应用,不管是作为一种治疗技术,或者一种药物,都能够给人类生命科学健康领域带来难以想象的美妙前景。
“如果说生命银行是一个‘冷藏库’的话,那么,细胞制备中心就是一个‘智能工厂’,可实现细胞的‘自动化生产’、‘规模化制备’和‘个性化订制’。” 陈海佳院长介绍。目前,赛莱拉干细胞承担建设广东省区域细胞制备中心,总建设面积达16500平米,配套建设面积达到数万平方,其规模为目前全国最大,将建设世界领先水平的智能化细胞储存库与自动化、规模化细胞制备生产车间,为细胞治疗技术临床转化提供创新性的公共技术平台和基础设施。
赛莱拉人类干细胞库除了可供个人储存干细胞外,赛莱拉干细胞还与各家医院合作,开展细胞制备服务。“我们采用细胞专利培养技术及种子细胞筛选技术,科学筛选出最优质的种子细胞,确保细胞的有效性、一致性和稳定性,为医院、科研工作者提供满足国家药监局标准的不同组织来源的临床级干细胞制品,用于开展干细胞临床研究工作。此外,细胞因子还可应用于科研、原料供应及干细胞基源化妆品应用等领域。”陈院长说。
中山大学孙逸仙纪念医院、中山大学附属光华口腔医院、暨南大学华侨医院等医院及科研院所进行干细胞临床研究时,就使用到来源于赛莱拉的干细胞。
在今年举办的第三届广东省干细胞与精准医疗“政产学研医”座谈会上,赛莱拉干细胞与中山大学孙逸仙纪念医院共同签署了共建“逸仙-赛莱拉区域综合细胞库”的合作协议。中大孙逸仙纪念医院副院长林天歆介绍说,利用细胞库里的细胞标本,双方可以共同申请科研项目,在取得患者同意的情况下,使用这些标本进行干细胞以及免疫细胞的研究。
【记者】李秀婷
【摄影】张梓望
【校对】黄买冰