打造幹細胞農場 快速量產進行中

生技和醫學如此進步,但別說複製人還是不可見之路,就連細胞再造或者器官複製都還有漫漫研發路要走,這其中要面對的就是細胞培養不易的問題,要產出一顆符合人體大小的心臟需要培養出至少十億個心臟細胞,而現行的培養技術,需要多少時間才能培養出十億個細胞呢?答案是4600個月,也就是383年,這項技術距離實用太遙遠了~

工研院研發的「拋棄式細胞量產生物反應器」,解決長期困擾業界的低回收率及低良率問題,將回收率從六成提升至八成以上(圖片來源:工研院)

 

量產細胞的概念幾乎和農作物生產一樣—越大的土地就能有越多的收成,如果土地面積不夠大,就得優化培育技術、選擇高產量種苗來提高單位面積產量,這都是目前細胞量產技術選擇的方向,但都有其極限。

過去業界的細胞量產回收率頂多六成,但工研院研發的「拋棄式細胞量產生物反應器」,解決長期困擾業界的低回收率及低良率問題,將回收率從六成提升至八成以上,關鍵突破就是細胞的生產材料與設計。

生產細胞需有可支撐的表面讓細胞貼附,細胞才會生長與分裂,而這材料表面的處理技術就是核心所在,也是許多研究者一直想突破的點,」工研院生醫與醫材研究所再生醫學技術組組長沈欣欣說。

表面材料經過怎麼樣的處理,才會讓細胞在上面長得好呢?工研院生醫所研究員劉育秉表示,這牽涉到材料的特性,像是親疏水性、帶電荷等細節,例如若採用塑膠材料,表面會讓關鍵細胞貼附不來,因此研究團隊會在塑膠表面做處理,就像「舖個地毯」,細胞感覺舒服就會願意生長。」

過去作細胞培養都是平面的二維結構(2D),但細胞育成數量取決於面積,因細胞貼附生長的特性,面積多大就長多少,因此若想獲得極大量、可商品化的細胞,培養空間的面積可能是天文數字,成本也會相當高。為了在有限空間中得到最大量的細胞,研究團隊把二維結構改為三維結構(3D),但空間堆疊後細胞長在結構深處取得不易,團隊再研究出能把結構瓦解,取出深層細胞的專利技術,成功培養出2D結構無法達到的細胞數目,也解決了3D看得到卻取不到細胞的難度,一舉突破全球專家苦思不得其解的關鍵。」

工研院生醫與醫材研究所再生醫學技術組專案經理王英凱說:「醫界發現,細胞培育越多代,細胞特性與其功能越容易喪失,建議養到第五代就不能再培養,以免「一代不如一代」。工研院技術最大亮點也在於,「在五代內即培養出數量充足的細胞,足足是業界培養數量的好幾萬倍」。

跨界技術的結合,讓工研院一舉攻克關鍵障礙,讓全球再生醫學的進展向前推一個里程碑,紮實的基礎研究,卻猶如愛迪生發現燈泡材料一樣,成為嶄新的突破,拋棄式細胞量產生物反應器也因此入圍2017全球百大科技研發獎。

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