中科院广州生物园成功研发全自动干细胞诱导培养设备

近日，中科院广州生物医药与健康研究院承担的国家重大科研装备研制项目“全自动干细胞诱导培养设备研制”完成研制，标志全球首台自动化、智能化干细胞诱导培养设备诞生。该设备为我国全自主知识产权，首次实现了以机器学习及人工智能算法为判定的细胞自动化诱导。该设备的成功研制，在降低干细胞的生产成本的同时提高了细胞制备质量，为更广泛地服务临床，奠定了基础。5月15日，该设备完成验收。

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“万能细胞”可分化成不同组织及器官 人工培养难度高、 安全性低

干细胞（Stem Cells）是具有自我复制功能及多向分化潜能的细胞，在特定条件下能再生成人体的各种细胞、组织或器官，医学界称为“万能细胞”。干细胞在基础研究和转化医学应用中具有重要意义，在再生医学、疾病模型、药物筛选、精准医学等领域具有广阔的应用前景。

基于以上原因，在全球范围内，将成熟的体细胞“还原”，诱导成为多能干细胞成为重要的研究领域。获得的诱导多能干细胞可广泛应用于新药研发、神经损伤修复、心肌细胞修复、组织器官再生或移植等再生医疗研究领域。

但是，在以往，干细胞诱导、培养及筛选过程只能依靠人工操作完成。中科院广州生物医药与健康研究院研究员陈捷凯介绍，人工操作主要存在两大问题。一是技术门槛高，一位研究员至少要经过1万小时左右的技术训练，才能储备足够的经验，掌握相关技术。二是通过人工培养，效率低、成本高，而且存在质量不均一等安全性问题，限制了干细胞在再生医学领域，尤其是将来在人体内的应用。

历时四年研制出国际首台干细胞智能化培养设备

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“标准化”生产为干细胞的医学应用提供安全保障

针对干细胞与再生医学发展技术需求，中科院广州生物院以创技术为核心，利用生物院内领先的诱导多能干细胞技术，结合人工智能与自动化技术，历时4年，集智攻关，攻克了8项关键技术，研制出国际首台干细胞自动化、智能化诱导培养设备。

这台设备拥有完全自主知识产权，建立了从细胞培养、显微在线观测、移液换液、算法识别、克隆挑取及设备控制的装备技术，实现了诱导多能干细胞自动化诱导培养、扩增、成像、移液换液、克隆细胞挑选、下游分化等功能。华大基因研究院、华东理工大学等多家用户单位对全自动干细胞诱导培养设备进行了测试，验证了设备进行干细胞诱导培养的可行性。

中科院广州生物院副院长、研究员潘光锦介绍，这套设备并非简单化地将人工操作转移到机器设备上，而是通过图像识别、人工智能、机器控制等手段，完成细胞的“标准化”生产，降低技术门槛的同时提高细胞的安全性，为“生物制造”提供装备保障。

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机器生产干细胞全流程解密：

集合光、机、电、算等技术于一体

全自动干细胞诱导培养设备占地25平方米，位于一个全封闭式的空间内，该空间空气洁净程度为B级，符合用“无菌配制”的背景区域标准。

培养设备分为三个主体部分。

第一个部分是细胞培养箱。培养箱分为六列，每列4个，外形就像一个个的储物柜。每个“储物柜”的正面装有一块液晶面板，上面标记着“柜”中的温度、湿度、氧气浓度、二氧化碳浓度、气压等指标的实时监测情况，这些都是影响细胞培养的关键因素。打开柜门，可以看见一个黑色的旋转台，上面可以放置3个圆形的细胞培养皿。

第二个部分为机器传送区，专门将培养箱中的细胞培养皿传送至第三部分。

第三部分为主机台，可对细胞进行观察、换液等操作。

通过机器设备培养细胞，多长时间能培养完成，要经过哪些流程，培养出来的成功率又有多高呢？课题组成员樊科介绍，研究人员将成体细胞（目前主要使用人的尿液细胞）放入培养箱后，设备没24小时会对细胞进行一次拍照，通过分析细胞的形态变化等方式，监控细胞的生长状况。同时，每天要通过机器臂将细胞培养皿输送至主机台，根据细胞的不同生长阶段更换培养液。经过10多天后，成体细胞初步“还原”成为诱导多能干细胞，设备将对细胞进行识别，剔除没有成功“变身”的体细胞，同时将质量不好的多能体细胞剔除。在完成整个培养过程后，设备会将高质量的诱导多能干细胞传送至固定装置中，多能干细胞的生产就完成了。全过程大概需要3周时间。

据介绍，全自动干细胞诱导培养设备的研发，除了生物领域的专业技术外，还涉及到“光”、“机“、“电”、“算”、”软”等方面的技术。“光”指的光学显微在线观测系统。比如，光学显微成像模块可以“快速扫板”，获得图像库素材，为细胞识别奠定础。“电”指的是设备使用的23轴电控系统。这套系统保证了以最快的速度及精准度完成细胞培养皿的传送及细胞挑选等流程。其中的高精度克隆挑取针，内径仅为400微米，可以对细胞“裁剪”和“吸取”。“算”指的是“深度神经网络算法”，课题组在采集大量的人工数据基础上，构建数学模型，使得机器可以通过图像识别，确定培养的细胞是否可以进行挑取，同时通过后期检验，对机器的识别情况进行“纠错”，提高下一步的精确度。与硬件相匹配的，还有相关的软件使用系统。

文：广州参考 图：广州参考

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2018中国创新创业成果交易会

一年前，经国家批准，创交会正式落户广州，成为国家级交易会。2018创交会以“双创新动能，引领新跨越”为主题，由中国科协、国家发展改革委、中国工程院、九三学社中央、广东省人民政府、广州市人民政府主办。2018创交会计划展出面积约2万平方米，组织约20个创新创业专区，展示产品、项目超千余项，汇聚美国、德国、韩国、芬兰、挪威、以色列等国内外创新创业项目、技术、资本、人才、信息等重要资源。

2018创交会将组织约20场论坛及赛事，结合主题演讲、专题报告、圆桌讨论、院士讲座、专家对话、创始人自述等多种形式，让观众能从多维度了解行业发展的新趋势。同时，2018创交会力求推动技术项目供给与产业需求的精准对接和成果转化，形成品牌展会，主体活动包括启动仪式、展览展示、接转活动、论坛沙龙、双创盛典、路演推介、双创大赛、创新产品发布，以及同期举办的中国孵化器50强、华南产业园20强评选等活动。

智能健康与生物医药专展

健康大数据是国家重要的基础性战略资源，为顺应新兴信息技术发展趋势，规范和推动健康医疗大数据融合共享、开放应用。一方面展现广州IAB战略生物医药相关成果；另一方面呈现在未来大健康领域，包括智能健康硬件、智慧医疗、全民体育、冰雪运动在内的多方面成果。已与广州国际生物岛、中以生物产业孵化基地、优维生物等确认参展。

观众报名

展览地址

主会场

2018年6月22日-24日

广州琶洲·中国进出口商品交易会展馆4.2/5.2馆

（地址：广州市海珠区阅江中路382号）

如何到达

地铁：8号线“新港东”站A出口直达琶洲展馆A区

自驾：进入会展西路从7号门进入地下停车场

公交：可乘坐229、239、262、304、582、B7快线等

到“广交会展馆”站下车