Arteriocyte公司：开发造血机器

细胞海洋

2010年11月01日 13:19 来源： 《第一财经周刊》/ F" ]6 n# I4 G" A9 B
     在美国国防部的资助下，Arteriocyte公司用脐带血干细胞制造出了血液，它未来将担负拯救失血士兵和病人的重任。 - _+ D6 |8 E+ o+ t  u, B' _$ m
　　过去一直被当作废物丢掉的脐带和胎盘，近几年因为保存脐带血的宣传而成为了焦点。虽然为新生儿保存脐带血的价值往往不如商业宣传中那样大，但是的确让大众意识到脐带血中造血干细胞的价值。现在，脐带血研究的衍生品可以拯救更多的生命：一种新技术能够让少量造血干细胞变成大量人造血液—战场上和医疗急救中心最缺乏的物品之一。 % G$ `  z0 W7 |% K; i

/ K; |' P0 B/ p1 H9 l　　自从人们发现了血型的秘密以来，因为输血不当而导致死亡的案例已经减少了许多。然而，单纯依靠捐赠而获得的血液总是不够用，因为有些血液不能够通过疾病检测，而且保存时间超过六周的血液只能扔掉。合格血液的供应总是相当紧缺，在战场上，甚至一半阵亡士兵的死因是失血过多。 4 A; P( N: Q5 W, w  g. c( C
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　　这就是人们尝试制造人造血液的原因。然而直到目前为止，人们依然没有制造出完美的人造血液。1980年代末日本绿十字公司开发的全氟碳能够实现一部分血液的功能，但是在1994年就因为巨大的副作用而被禁止销售；而法国特鲁索医院的造血干细胞增殖分化、英国埃塞克斯大学对血红蛋白改性的研究，以及中国军方将B型血细胞改成O型血细胞的尝试，都只在研究当中。 . T+ u, I" C. `

6 e# X$ A& I7 I+ s/ U- ?6 S　　现在，俄亥俄州Arteriocyte公司开发出的新技术，也许将会在真正的人造血液—拥有人体血液所有功能的人造物—发明之前，提供一种很有竞争力的替代方案。
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　　血液中40%的物质都是血红细胞，这种边缘厚中间薄的飞盘形细胞能够将氧气和养分携带到身体的每一个细胞中，再带回二氧化碳和废物，通过呼吸系统和排泄系统排出。Arteriocyte的人造血液新技术，能够利用脐带血中的造血干细胞来大量制造血红细胞，而且让它拥有万能血型：O型Rh阴性血。和传统技术相比，这种新技术能够让一条脐带中数十毫升血液中的造血干细胞生产出20个单位的人造血液，大约相当于两个60公斤体重的人体内所有血液的总和。在战场上，这往往意味着三条人命。
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　　Arteriocyte公司的总部位于美国克利夫兰，专注于干细胞和组织工程疗法的研究，从创立到现在只有6年。在2008年11月，这家公司获得美国国防部高级计划研究署的195万美元资金，又在2009年获得了俄亥俄州的“第三前线”奖，奖金将近500万美元。这些资金将会帮助他们将研究向前推进：使用一种叫做“干细胞体外扩增”的技术，让造血干细胞的数量在体外环境中分裂繁殖到之前的250倍，然后再分化成血红细胞。它现在已经有了一定成果。
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; B2 j8 h+ ?. `0 j( {# M! I% |　　在传统的体外干细胞增殖过程中，最大的问题是干细胞会逐渐失去其多能性，即失去变成其他细胞的能力。这也是为什么为婴儿保存脐带血的价值受人质疑的原因：在传统的增殖过程中，数十毫升脐带血中的造血干细胞只够孩子在短暂的幼儿时期使用，而无法满足少年及成年后的需求。延长造血干细胞的多能性成为这项工作的关键。 - J" t4 Y! f8 o1 y4 o( g

6 F- k: C9 s- O# l　　而Arteriocyte公司的新技术能够做得更好。这种技术将脐带血干细胞在特制的人造基质中培养，再通过调整调节因子和微环境，让干细胞在扩增的同时不丧失其多能性，并且能够在合适的时候转化为血红细胞，直至人造血液。
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　　在体内，骨髓中的造血干细胞将会在调节因子的作用下转化为髓系干细胞，最终转化为血红细胞。Arteriocyte公司利用从约翰·霍普金斯大学购买的NANEX专利技术，使干细胞在类似骨髓中的环境中增殖，只需要五个周期，也就是大约50天左右的时间，就可以让一条脐带变成20个单位的人造血液。
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) m+ b* M) H5 L, ?9 e; d5 a7 S　　NANEX技术是美国约翰·霍普金斯大学的终身副教授毛海泉所领导的团队开发的。它使用不会让生物排斥的纳米材料堆积成微小的三维环境，与人体骨髓中造血干细胞所在的微小环境—被叫做造血干细胞龛—类似。在这种环境中，可以让干细胞在保持分化增殖的情况下，较少丧失其多能性，也就意味着这些干细胞可以在大量分裂的同时，保持其造血能力。而这是人造血液的关键。
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　　现在，Arteriocyte公司已经生产出了多功能造血设备。它的体积大概只有一台冰箱那么大，能够维持一定数量的造血干细胞群、能够让指定数量的干细胞分化成血红细胞，还能够将成熟的血红细胞分检纯化，再包装成无菌的血液包。不过，目前这种设备生产血液的成本依然过高：大约为5000美元一单位。而只有当每单位血液的成本降低到1000美元以下的时候，才能算是真正拥有应用价值。
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　　美国国防部高等计划研究署计划使用这种设备减少战场上人员因失血过多而带来的死亡，然而在那之前还需要进一步提高这种造血机的稳定性和造血能力，同时降低成本。
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/ b1 e1 z7 z- [　　Arteriocyte计划在2013年开发出满足这些要求的机器，而大概还要再过几年才能真正看到它。
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% @: P% p2 m! a& ~2 ~　　这样的等待一定是值得的—因为无论是在偏远地区的简陋诊所还是位于繁华都市的综合医院，能够迅速生产出大量血液的机器，都是能够带来新生的福音。
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0 p7 s% Z/ T  j4 Z5 I$ p3 P% h1 ^　　（云无心、denovo及游识猷三位作者对此文亦有贡献）
: v, y. ~3 C: S' b0 `【作者： 辛江】 （责任编辑：李辉）

mbjane

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