微流控细胞生物实验室

2012年3月23日，细胞生物学国家重点实验室在上海举行实验室揭牌仪式，并召开国家重点实验室第一届学术委员会第一次会议。科技部基础研究司、中科院计划财务局、上海市科委、中科院上海生命科学研究院等部门和单位的有关负责同志参加了揭牌仪式和会议。 　　实验室主任朱学良研究员代表实验室报告了2011年实验室的研究工作和人才引进等重要进展。实验室学术委员会主任王红阳院士做了肿瘤研究进展的特邀学术报告。实验室全体学术委员对有关固定研究组和开放课题研究组的入室申请报告进行了评议，并对实验室的建设和发展提出了意见和建议。 　　细胞生物学国家重点实验室是科技部批准依托中科院上海生命科学研究院建设的国家重点实验室，以细胞活动的信号网络及作用机理为主要研究方向，重点开展细胞的增殖、分化、凋亡、运动等基本生命活动及其分子调节网络的组分、相互关系、调控机理，以及与疾病的关系等方面的研究。

电视剧《心术》的热播，让医院再度成为人们关注的热点。而大家关注的，已不仅仅是医生、护士的工作生活和医患关系，医院的实验室、手术室这些地方更是引起了很多人的好奇。这些地方和电视剧中描写的一样吗?为了将谜底揭开，21日，记者也和剧中人物黄菁菁一样，从头到脚裹了个严实，随医生走进了生物细胞实验室进行探访。 　　决不允许将一丝细菌带入山西医科大学第二医院的生物免疫细胞实验室，是用于为肿瘤患者培养免疫细胞，治疗肿瘤的专用实验室。先以采血的方式将完好的免疫细胞从患者体内抽出，再通过分离、培养，使免疫细胞激活、扩大，再回输到患者体内，从而增强患者自身免疫力，来对抗肿瘤。而这个实验室的作用，就是细胞的分离、培养和储存。 　　记者随着实验室负责人郑鹏博士首先进入到了实验室的更衣间，在他的指导下，将无菌帽戴好，口罩、一次性手套、无尘服、鞋套……一样样穿戴上身。郑博士在检查记者的“武装”是否到位时，特别将留在外边的头发向帽子里塞了塞，说道：“一定要严格穿戴，决不允许将一丝细菌带入实验室内，实验室要求绝对无菌的。”武装完毕之后，记者照了照镜子，有一丝丝的小兴奋，除了两只眼睛和稍许的额头以外，整个人全部都被“包”了起来。 　　记者的随身物品，包括相机、采访本等是不允许从正门携带进入的，而是有一个专门的无菌仓，里外可以互通，通过那里进行拿取。 　　显微镜下细胞清晰可见实验室里的温度有些偏低，不过穿上防护衣后，一般人是不会感到不适宜的。200多平米的占地面积，有3个细胞工作室，3个细胞培养室，一个细胞储存间，还有一个医用药品储存间。目前，有两个细胞工作室和两个培养室投入使用。 　　记者随郑博士来到细胞工作室，里面恰好有两名穿着防护服的工作人员在为患者进行细胞分离。“这叫生物安全柜，所有的细胞分离都是在这里进行操作的。”郑博士指着工作室内最大的一台仪器介绍道。“先将患者姓名及资料写在离心管上，再将分离液倒入离心管，将患者体内抽出的细胞用移液管移入，放进离心机内，20—25分钟后，离心管内的液体会分为三层，其中最中间的那层白膜，就是我们需要进一步培养的细胞液体。”实验室的工作人员郭大夫一边操作，一边为记者介绍。由于细胞分离需要绝对的专业技术，因此，记者也只是在一旁观看学习，不敢轻易碰触。 　　记者对培养出的新细胞非常感兴趣，于是，郑博士在细胞培养室内，取出几个装着细胞的医用器具，将其放在显微镜下，调好焦距，让记者观看。记者坐好，然后按照要求将两眼凑到显微镜前，亲眼看到显微镜下，呈不规则圆形的细胞清晰可见，且有的是沉着状，有的是悬浮状。 　　储存冰箱温度低达零下80摄氏度其实实验室的气氛并没有大家想像得那么严肃，除了正常的分离细胞工作之外，大家的交谈还是非常随意的。为了不长时间打扰郭大夫工作，记者又随郑博士来到细胞培养室，看到了正在培养中的细胞生命。 　　通过离心机分离出来的细胞，是要加入培养液，放入培养箱内，进行为期两周的培养工作的。记者在现场看到，培养箱的外形有些像普通冰柜大小，呈长方形，里面有很多夹层，放着不同患者的细胞，且箱内温度为37摄氏度。“这些细胞游离于培养液中，肉眼是看不见的，只有像刚才放在显微镜下，才可以看到。”郑博士解释。“两周以后，细胞就培养成了，这个时候患者的身体若发生变化，不适合回输细胞，那这些细胞会不会就白培养了呢?”面对记者的疑问，郑博士又带记者来到了细胞储存间。 　　细胞储存间内，有一个特别明显的，外形酷似冰箱的东西。郑博士说这就是细胞储存器，又叫零下80摄氏度冰箱。这也就意味着，这个冰箱内的温度低达零下80摄氏度。而患者若延迟回输细胞，便可放在这里进行短暂储存。 　　郑博士打开冰箱的大门，一股寒气随即逼近，记者不禁打了一个寒颤。冰箱内结满了厚厚的白霜，冷气缭绕，隐约看到很多培养成型的细胞在里面进行着冷冻储存，这也是记者第一次近距离接触零下80摄氏度的专用冰箱。“细胞不可能长久在这里储存，也是有时间限制的，一般情况下为两周，所以，我们还是会尽可能为患者进行回输，保证患者的生命安全。”郑博士介绍。

p style=" text-indent: 2em " 2020年3月初的一天，武汉战“疫”正紧。武汉市金银潭医院院长张定宇接待了一批特殊的客人，他们带来了一种治疗新冠肺炎的新型干细胞药物。 /p p style=" text-indent: 2em " 干细胞药物，即便对很多专业医学人士来说，也是个新鲜事物。“干细胞是什么？”“有用吗？用了会有什么后果？”“做可以，你们要承担所有责任！”这支来自干细胞与生殖生物学国家重点实验室的战“疫”科技攻关团队，一腔热血逆行武汉，却吃了不少闭门羹。 /p p style=" text-indent: 2em " 幸运的是，张定宇信任他们。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 多年积淀 一朝亮剑 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 3月5日，CAStem细胞注射液治疗新冠病毒致呼吸窘迫综合征（ARDS）临床试验在金银潭医院正式启动。 /p p style=" text-indent: 2em " CAStem是一款干细胞药物的名字，意为“中科院的干细胞”，是实验室自主研发的干细胞药物。干细胞与生殖生物学国家重点实验室副研究员、国家干细胞库执行主任郝捷请同事把这几个字母写在自己的防护服上，坚定地走进了医院的隔离区。 /p p style=" text-indent: 2em " 在这里，她看到凝聚了大家智慧和心血的细胞药物一滴一滴输入新冠肺炎患者体内。医护人员发现，这些接受了干细胞药物治疗的病人的呼吸功能、肺部病灶特别是肺纤维化症状均有改善。 /p p style=" text-indent: 2em " 在送接受过干细胞药物治疗的痊愈患者出院时，一位患者激动地对他们说：“你们研发的药物太好了，给了我第二次生命！” /p p style=" text-indent: 2em " 不仅在武汉，这支队伍还先后在北京、哈尔滨开展相关临床研究工作，三地共救治74名患者。 /p p style=" text-indent: 2em " CAStem——这个带有鲜明中科院烙印的产品，成为新冠肺炎疫情期间国家药品监督管理局批复的唯一一个具有自主产权的干细胞药物，更入选了国家救治新冠患者的“三药三方案”。 /p p style=" text-indent: 2em " 4月14日，科技部负责人在国务院联防联控机制召开的新闻发布会上郑重宣布：干细胞应用于新冠肺炎的临床治疗安全性良好！ /p p style=" text-indent: 2em " 此次抗疫攻关中，干细胞与生殖生物学国家重点实验室亮出两件利器：CAStem干细胞注射液和新一代恒温CRISPR法核酸检测试剂盒（CASdetec）。后者革新了核酸检测的技术原理，有望摆脱对昂贵PCR仪器的依赖，让检测走进社区甚至家庭。 /p p style=" text-indent: 2em " 多年关注呼吸系统疾病、把干细胞药物推向临床一线、开发新一代核酸检测技术、致力于相关标准及知识产权政策发布和完善、全链条布局打通创新成果转化渠道& #8230 & #8230 干细胞与生殖生物学国家重点实验室积淀多年的工作，在疫情暴发的非常时期发挥了重要作用。 /p p style=" text-indent: 2em " “这次疫情的考验让我们知道，这是一支召之即来、来之能战、战之能胜的队伍，是一群有家国情怀的人的聚集体。”中科院院士、干细胞与生殖生物学国家重点实验室研究员周琪说。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 时代变迁 奋斗不变 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 干细胞与生殖生物学国家重点实验室的前身是“计划生育生殖生物学国家重点实验室”，于1991年成立。它是我国最早开展生殖生物学研究的基地，是美国洛氏基金会在全世界设立的“二十一世纪生殖与避孕研究网络”7个成员之一，也是世界卫生组织在全世界设立的6个“胚胎着床研究中心”之一，在世界和中国生殖研究领域占有一席之地。 /p p style=" text-indent: 2em " 进入新世纪，世界科技格局和研究范式发生全新变化，实验室前瞻性布局了生殖工程研究方向，把前沿生殖技术的创建及应用列为实验室的重要发展目标，并以此为核心，不断壮大干细胞研究团队，到2015年，实验室从事干细胞与再生医学领域研究的研究员达到9位。 /p p style=" text-indent: 2em " 干细胞等先进技术与传统生殖生物学的交叉融合，为实验室生殖学科的发展带来了新的机遇，在生殖生物学研究方向产出了多项具有里程碑意义的重大创新成果，如利用四倍体补偿技术证明iPS细胞的全能性、同性生殖、人工配子、表观遗传新机制、非人灵长类胚胎超长时间培养等，使传统学科焕发了新的生机。 /p p style=" text-indent: 2em " 到2015年，实验室已成长为我国干细胞和生殖生物学领域领先的研究实体。与此同时，“计划生育”已经不再是国家需求，这4个字已经不能代表实验室所承担的使命，通过申请、论证、现场评估，获科技部批准，实验室成功更名为“干细胞与生殖生物学国家重点实验室”，并在2016年国家重点实验室评估中，进入“优秀类”国家重点实验室序列。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 基础研究 硕果累累 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 干细胞与生殖生物学国家重点实验室主要从事生殖生物学、干细胞与再生医学和创新细胞技术研究，近年研究成果多次入选“年度中国生命科学十大进展”或“年度中国十大科技进展”，并入选 “改革开放40年40项标志性研究成果”。 /p p style=" text-indent: 2em " 在基础理论研究方面，干细胞与生殖生物学国家重点实验室面向世界科技前沿，深挖领域内最基本的科学问题，探索生殖、发育、遗传、衰老全生命周期的调控机制，不断突破领域内科学认知的边界，获得了诸多重大理论突破：首次将胚胎第一次细胞命运分化的选择推到了2—细胞胚胎时期，成果入选2019年度中国生命科学十大进展；首次实现灵长类胚胎长时程体外培养，开启哺乳动物繁衍新方式；发掘跨代遗传新机制，发现个体内代谢环境通过改变生殖细胞基因组甲基化或tsRNAs介导（RNA而非DNA），可将获得的代谢紊乱表型跨代传递给子代，成果入选2016年度中国十大科技进展；揭示了灵长类器官（血管、胰岛、卵巢等）退行的特异性机制，发展通过基因或干细胞治疗干预退行性疾病的有效策略。 /p p style=" text-indent: 2em " 在技术原始创新方面，干细胞与生殖生物学国家重点实验室面向国家人口健康领域的重大需求，取得了多项原始创新成果：构建了多种新型干细胞，包括小鼠孤雄单倍体干细胞（2012年度中国十大科技进展）、大鼠孤雄单倍体胚胎干细胞、异种杂合二倍体胚胎干细胞；开发了具有自主知识产权的基于Cas12b的基因编辑技术；建立同质性原始态人类胚胎干细胞，首次在体外模拟了人类X染色体的随机失活；实现了哺乳动物的无性生殖（入选了The Scientist杂志评选的“2018年度科技进步”）；首次建立衰老研究的灵长类动物模型，例如LMNA基因突变的“儿童早衰症”灵长类动物模型，以及“长寿基因”SIRT6敲除的食蟹猴（2018年度中国生命科学十大进展）；同时规模化制备了大动物的突变体，建立了多个能准确模拟人类疾病的大动物模型和可用于猪新品系培育的育种新材料，如创制了首例猪甲减模型、提高生产性状猪等。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 转化研究 成果卓著 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 干细胞与生殖生物学国家重点实验室强化基础和应用基础研究，布局转移转化研究，促进基础研究和应用研究的融通发展，以保持实验室的创新性、先进性和引领性。 /p p style=" text-indent: 2em " 实验室站在时代前沿，积极尝试自我审视和革新。在学科建设方面，始终以“四个面向”为出发点，布局有发展前景、有重大创新产出潜力的学科；在团队建设方面，搭建良性人才流动机制，聚集国内外一流人才；实验室大胆尝试体制和机制革新，如联合国内相关领域的国家重点实验室或优势力量成立联盟或创新实体，通过标准引领、知识产权保护支撑成果转化。 /p p style=" text-indent: 2em " 实验室从解决国家人口健康领域重大需求出发，锚定健康领域重大疾病的诊治，以治疗重大疾病切入口，找寻这些重大疾病治疗的方案和手段，围绕产业链部署创新链，围绕创新链部署产业链，从而实现从基础研究到产业应用全链条的研究模式。 /p p style=" text-indent: 2em " 实验室面向国家重大需求和国民经济主战场，围绕产业链布局，临床转化成果卓著。早在2007年实验室就前瞻性地布局建设北京干细胞资源库，于2019年获批成为国家干细胞资源库，是我国首家通过人类遗传资源（CNAS）许可的干细胞资源库，也是国际首个IOS20387认可机构。实验室借助国家干细胞资源库独特的干细胞资源，突破“干细胞药物”质控、制剂等核心技术，建立了临床级人胚干细胞及多种功能细胞分化平台，并自主创新开发近十种干细胞药物的全链条关键平台技术，研发包括多巴胺神经前体细胞、运动神经前体细胞、视网膜色素上皮细胞、M类细胞、肝细胞、心肌细胞等一系列干细胞。 /p p style=" text-indent: 2em " 实验室承担首批国家药品监督管理局和国家卫生健康委员会备案干细胞治疗帕金森病、老年黄斑变性等重大疾病临床研究项目，其中开展的干细胞治疗帕金 span style=" text-indent: 2em " 森病临床试验被Nature跟踪报道，认为“这标志着中国使用人胚胎干细胞进行临床试验的开始，也是世界上首次使用这些细胞治疗帕金森病的试验”。目前开展包括帕金森病、黄斑变性、卵巢早衰、半月板损伤等十余种疾病临床研究9项。 /span /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/ef6a5ace-393a-4dc2-b4bb-54f837870626.jpg" title=" 20201020424171511.jpg" alt=" 20201020424171511.jpg" width=" 482" height=" 265" style=" text-align: center max-width: 100% max-height: 100% width: 482px height: 265px " / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " ①武汉科技攻关团队圆满完成抗疫任务，获金银潭医院“荣誉职工”称号。 img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/b0ef0ab8-18f3-44c9-8619-b68c5980a372.jpg" title=" 2020102042585420.jpg" alt=" 2020102042585420.jpg" width=" 483" height=" 326" style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 483px height: 326px " / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " ②郝捷身穿防护服在武汉市金银潭医院隔离区。 /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 446px height: 298px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/b14f967a-93c4-4c59-810b-7e82dd1661f9.jpg" title=" 20201020424171360.jpg" alt=" 20201020424171360.jpg" width=" 446" height=" 298" / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " ③首次实现雄性同性生殖。 /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 442px height: 309px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/b6083866-3223-45bc-a86d-a97403816979.jpg" title=" 20201020424171512.jpg" alt=" 20201020424171512.jpg" width=" 442" height=" 309" / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " ④实验室与瑞士辉凌公司达成战略合作协议。 /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " span style=" font-size: 18px " strong 向国际化迈进 /strong /span /p p style=" text-indent: 2em " 2018年底，干细胞与生殖生物学国家重点实验室周琪课题组和李伟课题组合作，在《细胞》上发表了一项重要成果——哺乳动物的第一次细胞命运决定。 /p p style=" text-indent: 2em " 对绝大多数生物来说，生殖的起点就是精卵融合，最初的一颗受精卵，经过无数次细胞的分裂和分化，最终变成一个完整个体。在这个过程中，每个细胞的命运是如何决定的？这是生殖与发育生物学和细胞生物学的一个核心问题。 /p p style=" text-indent: 2em " 在此之前，科学家已经确证在4—细胞期时就已出现了能调控细胞命运选择的分子差异。那么在2—细胞期，也就是受精卵一分为二的时期，这两个细胞的命运是否已经注定不同？ /p p style=" text-indent: 2em " 经过探索，他们发现一种内源逆转录病毒来源的基因——LincGET在两个细胞中的表达量存在差异，LincGET表达量高的那个细胞，更倾向于选择内细胞团的命运倾向，也就是更有可能发育为胎儿，而另一个细胞则更有可能发育为胎盘。 /p p style=" text-indent: 2em " 这项研究得到了瑞士辉凌医药公司的资助。“一项值得做的工作。”辉凌公司相关负责人对这项研究如此评价，“尽管我们是一家制药公司，但是我们与实验室的合作，并不是希望研究成果能直接创造财富，而是希望让自己始终保持创新能力。” /p p style=" text-indent: 2em " 瑞士辉凌医药公司于2017年与实验室达成战略合作协议，2018~2022年资助2000万美金，支持实验室开展生殖生物学领域的基础及转化研究，促进科研成果转化及临床应用。双方合作成立辉凌生殖医学研究所，设立“辉凌生殖健康基金”，面向全国科研院所、高校和医院征集项目，截至目前共资助46项生殖医学转化研究项目。此项合作探索了国有科研机构开展国际合作和产业化研究的新模式。 /p p style=" text-indent: 2em " 干细胞与生殖生物学国家重点实验室一直注重国际合作交流，在科研布局、项目组织、标准制定等方面向国际化迈进。 /p p style=" text-indent: 2em " 中国于2007年加入国际干细胞组织（ISCF），自2014年起周琪担任ISCF轮值国主席，他倡导国际大科学计划，与多家国际组织和知名科学家搭建起交流渠道，并联合英国、美国、法国、日本等多国推动多项干细胞国际标准提案，引领干细胞国际标准制定。实验室推进中日韩合作项目，建立中日韩三方的干细胞生物学与再生医学研究合作框架体系；2019年3月实验室与韩国干细胞学会、日本再生医疗学会签署中日韩三边合作备忘录，共同约定在国际范围内开展再生医学领域国际合作研究项目，加强国际学术交流；同时，实验室主持中韩科技部双边合作项目——针对东亚人群的临床级干细胞研发及应用。 /p p style=" text-indent: 2em " 实验室推动细胞学会干细胞分会与学术期刊出版商Wiley达成合作备忘录；实验室于2010年发起“国际生殖生物学前沿大会”，该大会每两年举办一次，历届会议都特别邀请国际生殖生物学领域顶尖科学家，交流领域最前沿成果，同时设有“青年科学家专场”报告，为领域后备人才提供提升机会。2021年实验室将承办“世界生殖大会”，这是我国第一次作为东道主主持由生殖生物学领域多国学术组织联合发起的专业届会。 /p p style=" text-indent: 2em " 多年来，干细胞与生殖生物学国家重点实验室始终以“四个面向”为出发点，以实现“四个率先”为发展目标，以脚踏实地的工作和丰硕的科研成果为我国建成世界科技强国提供有力支撑。（李晨阳） /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " span style=" font-size: 20px " strong 干细胞与生殖生物学 /strong /span /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " span style=" font-size: 20px " strong 国家重点实验室简介 /strong /span /p p style=" text-indent: 2em " 干细胞与生殖生物学国家重点实验室是我国干细胞与生殖健康基础研究领域唯一的国家重点实验室，于1991年开始组建，并于1993年底通过验收。 /p p style=" text-indent: 2em " 实验室的研究定位是面向我国人口安全和人民健康的重大需求，在干细胞与生殖生物学领域开展前瞻性和引领性研究，深入探索重大基础科学问题，研发新型研究工具和疾病治疗方法，服务国家创新驱动发展战略，提升国民健康水平和人口质量。主要研究方向包括再生医学研究、生殖健康研究和创新细胞技术研究。 /p p br/ /p