《Cell》iPS细胞生物反应器制备海量血小板新工艺

富含营养的血液流畅地流经全身。在一项新研究中，京都大学的科学家们意外发现，血液中细小的水平湍流可以极大地促进血小板生成。利用这一新发现的知识，他们研发了一种生物反应器，利用iPS细胞快速生产海量血小板，这些血小板可用于帮助患者伤口愈合。

输血是最古老的细胞治疗形式，几个世纪以来就这么做了。血小板是促进止血的血细胞，输血小板常见于手术、癌症以及血小板相关疾病治疗。但是，来自捐赠者的血小板只能储存几天，因此红十字等组织需要定期组织采血。随着人口老龄化增加，许多国家都将出现血液供体短缺，例如日本，未来十年，平均每五位患者的血小板捐赠者将下降到仅剩4人。

京都大学iPS细胞研究所（CiRA）教授Koji Eto课题组利用iPS细胞技术生产血小板以取代对捐赠者的依赖。实际上，血小板是非常小的碎片，血流不断冲刷一种名为巨核细胞的大型细胞，掉落下来的细胞表面就是血小板。巨核细胞可以长时间储存，但它们在体内极为罕见，因此很难从供体处获得。Eto课题组找到了解决问题的关键——利用iPS细胞无限供应巨核细胞。

为了从巨核细胞生产血小板，工程师们构建了模拟血流的生物反应器。但是，像常规患者护理需要1000亿个以上血小板，没有生物反应器可以达到这种生产量。

“生物反应器相关研究很多，但是它们都只使用层流（laminar flow），没人想到用湍流（turbulence），”Eto说。

为了达到患者治疗所需的数量，新研究表明，结合湍流是生物反应器的关键。这种认识来自研究人员对小鼠血液流动的微观观察：虽然血流大部分是层流，但是巨核细胞周围存在湍流。

为了制造湍流，他们的新生物反应器采用了法压咖啡壶式的上下压动。进一步研究表明，湍流刺激了三种介质：巨噬细胞移动抑制因子、胰岛素生长因子结合蛋白2以及NRD转化酶（nardilysin），过去人们从未发现过，这些物质对血小板生成至关重要。

Eto实验室的血液学家Naoshi Sugimoto博士说：“我们可以使用含有这些介质的培养基特异性改善生物反应器的性能。”

最后，研究人员证明，生物反应器生产的血小板在小鼠和家兔体内表现正常，这是证明它们可以供应人类使用的关键步骤。

“我们的目标是用实验室生产的血小板取代人类捐献，”Eto说。

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原文检索：Turbulence Activates Platelet Biogenesis to Enable Clinical Scale Ex Vivo Production