深圳子科生物報道：富含營養(yǎng)的血液流暢地流經(jīng)全身。在一項新研究中，京都大學的科學家們意外發(fā)現(xiàn)，血液中細小的水平湍流可以極大地促進血小板生成。利用這一新發(fā)現(xiàn)的知識，他們研發(fā)了一種生物反應(yīng)器，利用iPS細胞快速生產(chǎn)海量血小板，這些血小板可用于幫助患者傷口愈合。

輸血是最古老的細胞治療形式，幾個世紀以來就這么做了。血小板是促進止血的血細胞，輸血小板常見于手術(shù)、癌癥以及血小板相關(guān)疾病治療。但是，來自捐贈者的血小板只能儲存幾天，因此紅十字等組織需要定期組織采血。隨著人口老齡化增加，許多國家都將出現(xiàn)血液供體短缺，例如日本，未來十年，平均每五位患者的血小板捐贈者將下降到僅剩4人。

京都大學iPS細胞研究所（CiRA）教授Koji Eto課題組利用iPS細胞技術(shù)生產(chǎn)血小板以取代對捐贈者的依賴。實際上，血小板是非常小的碎片，血流不斷沖刷一種名為巨核細胞的大型細胞，掉落下來的細胞表面就是血小板。巨核細胞可以長時間儲存，但它們在體內(nèi)極為罕見，因此很難從供體處獲得。Eto課題組找到了解決問題的關(guān)鍵——利用iPS細胞無限供應(yīng)巨核細胞。

為了從巨核細胞生產(chǎn)血小板，工程師們構(gòu)建了模擬血流的生物反應(yīng)器。但是，像常規(guī)患者護理需要1000億個以上血小板，沒有生物反應(yīng)器可以達到這種生產(chǎn)量。

“生物反應(yīng)器相關(guān)研究很多，但是它們都只使用層流（laminar flow），沒人想到用湍流（turbulence），”Eto說。

為了達到患者治療所需的數(shù)量，新研究表明，結(jié)合湍流是生物反應(yīng)器的關(guān)鍵。這種認識來自研究人員對小鼠血液流動的微觀觀察：雖然血流大部分是層流，但是巨核細胞周圍存在湍流。

為了制造湍流，他們的新生物反應(yīng)器采用了法壓咖啡壺式的上下壓動。進一步研究表明，湍流刺激了三種介質(zhì)：巨噬細胞移動抑制因子、胰島素生長因子結(jié)合蛋白2以及NRD轉(zhuǎn)化酶（nardilysin），過去人們從未發(fā)現(xiàn)過，這些物質(zhì)對血小板生成至關(guān)重要。

Eto實驗室的血液學家Naoshi Sugimoto博士說：“我們可以使用含有這些介質(zhì)的培養(yǎng)基特異性改善生物反應(yīng)器的性能。”

最后，研究人員證明，生物反應(yīng)器生產(chǎn)的血小板在小鼠和家兔體內(nèi)表現(xiàn)正常，這是證明它們可以供應(yīng)人類使用的關(guān)鍵步驟。

“我們的目標是用實驗室生產(chǎn)的血小板取代人類捐獻，”Eto說。

原文檢索：Turbulence Activates Platelet Biogenesis to Enable Clinical Scale Ex Vivo Production