血小板量产新种子：脂肪干细胞

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正文

血小板是血液中有助于凝血的一种成分，在医学救治上有很大的作用。血液学领域权威期刊《血液》(Blood)报道了日本研究团队开发了一种新的方法，利用脂肪干细胞，在短短12天内产生功能正常的血小板。

撰文丨Cel G

来源丨细胞快讯

血小板在正常血液中有较恒定的数量，在止血、伤口愈合、炎症反应、血栓形成及器官移植排斥等生理和病理过程中都承担着重要作用。对于癌症、感染、免疫紊乱或血小板紊乱的患者，血小板有时可以挽救他们的生命。

血液学领域权威期刊《血液》(Blood)报道了一项来自日本庆应义塾大学医学院Yumiko Matsubara博士团队的实验室成果，结果显示，脂肪组织可以用来制造干细胞，并能在短短12天内产生功能正常的血小板。考虑到血小板的巨大临床需求，这一研究成果最终对减少对捐赠血小板的依赖，帮助癌症和其他疾病患者方面有巨大意义。

关于血小板：

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依靠脂肪干细胞生产血小板

血小板是血液中有助于凝血的一种成分。全球每年有超过450万个血小板单位的血浆被输血。但由于捐献的血小板保质期不足一周，供应常常无法满足患者的需要。加上供体的感染和受体的免疫反应，捐献的血小板存在固有的安全风险。因此，Yumiko Matsubara博士带领的研究团队开发了一种血小板制造系统，该系统可来自于不依赖供者的细胞来源——人脂肪间充质干细胞系(adipose-derived mesenchymalstromal/stem cell line，ASCL)。

该研究采用倒置培养瓶法获得ASCL，且获得的ASCL满足国际细胞治疗学会所定义的间充质干细胞(MSCs)的最低标准。研究发现，ASCL表现出至少2个月的增殖能力，无任何异常核型。ASCL来源的巨核细胞(megakaryocyte,ASCL-MK)在培养第8天达到高峰。ASCL来源血小板(ASCL-PLT)在培养第12天达到峰值。

结果显示，与外周血小板相比，脂肪间充质干细胞生成的血小板（ASCL-PLT）具有更高水平的PAC1结合、p-选择素表面暴露、瑞斯托霉素诱导的血小板聚集、ADP诱导的血小板聚集;纤维蛋白原结合水平相似，胶原诱导血小板聚集。

此外，脂肪间充质干细胞生成的血小板（ASCL-PLT）具有较低的肾上腺素诱导血小板聚集。辐照免疫缺陷NSG小鼠体内注射后的体内动力学模式与浓缩血小板相似。ASCL-PLT在其他血小板群体中具有特征性，可能具有MSCs（间充质干细胞）的额外功能。并且ASCL的建立和向ASCL-plt的分化都不需要基因转移，只需利用内源性血栓生成素进行分化，且不需要饲养层细胞。因此该方案是一种简单的方法，从而进一步增强了该方法的临床应用前景。

目前来说，人造血小板的成本还是高于捐献血小板。但这项研究表明，脂肪间充质干细胞可以通过一种相当简单的方法生产血小板。

关于脂肪干细胞：

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iPS细胞生产血小板

当然，利用iPS技术量产血小板早已在如火如荼进行中。日本株式会社megakaryon 就在专注这件事，其技术特点是通过iPS细胞中大量扩增并冻存由巨核细胞的前驱（前体）细胞，让其稳定供给和批量生产血小板成为可能。

在从iPS细胞中诱导出的造血前驱细胞中，导入多个基因，在分化诱导成巨核细胞后，依次扩大培育规模，让巨核细胞增殖。之后，再催熟增殖后的巨核细胞，使之释放出血小板。血小板经过分离、浓缩后，形成血小板制剂。

图 血小板批量制造方法概要

左至右、上至下＝iPS细胞、造血前驱细胞、聚合细胞、无限繁殖的巨核细胞前驱细胞、基因Off 介质置换、通过膜分离出血小板、通过膜实现从浓缩洗净到制剂处方缓冲液的交换

还有更令人兴奋的事。今年，来自京都大学大学的Koji Eto团队，首次实现了临床应用级别的人工血小板生产，并将这一重要研究成果发表在顶级期刊《细胞》上。Eto教授自豪地说，“我们的这个发现是人造血小板走向临床应用的最后一个科学步骤。”

他们在研究中发现大量产生血小板的巨核细胞处于湍流之中，而处于静息状态，不产生血小板的巨核细胞周围则是层流。血小板竟然是被湍流乱棒“打”下来的！

在湍流中血小板从巨核细胞上脱落。图中绿色的是血小板和巨核细胞，红色是血流，蓝色是细胞核

于是，他们改进了一种叫做 VerMES的液体培养生物反应器，成功在8升的生物反应器中生产了1000亿个血小板，达到了临床使用的规模，并且解决了配型的问题。他们开发了一种通用血小板，这种血小板表面没有人类白细胞抗原，输入人体不会产生免疫排斥反应。

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人造血小板会是2020年吗？

全球每年使用超过450万个单位血小板，这一数字目前需要全部由捐献者来满足。由于捐献的血小板保质期不足一周，供应常常无法满足患者的需要。此外，捐献的血小板还存在一定的安全风险，比如供体被感染、受体的免疫反应。

因此，人造血小板存在很大的市场前景。以日本为例，日本每年有 80 万人需要输注血小板，市场规模约在 700 亿日元（约43亿人民币）。日本人还打算把量产化的血小板卖去美国，美国血小板市场规模则在 2100 亿日元左右（128亿人民币）。

在中国，人造血小板也具有巨大的市场需求。全国血小板需求量预计为每年至少100万治疗单位。若每治疗单位（250毫升）血小板计价2000元，仅弥补市场需求即为20亿人民币的市场价值。

除了我们上述提到的研究。各国科学家及制药企业均瞄准了这一领域，有团队就在探索使用脐带血造血干细胞生成血小板的方法（如Genelon等）。

美国布莱根妇女医院曾开发一种可收缩的新一代血小板生物反应器，以便在体外制备功能完善的人血小板，相关研究结果发表在2014年7月21日的《Blood》杂志。

赛道的终点线，也就是日本业界所预测人造血小板的上市时间，很可能是在2020年左右。让我们期待有团队能够如期“撞线”，并能带来更好品质、更稳定的人造血小板产品，帮助人类彻底告别血小板荒。

参考文献

[1]Platelets grown from stem cells may be alternative to donated platelets,American Society Of Hematology

Keiichi Tozawa, Yukako Ono-Uruga, Yumiko Matsubara, etc. Unique megakaryocytes and platelets from novel human adipose-derived mesenchymal stem cell line.Blood 2018 :blood-2018-04-842641

[2]《细胞》：有望彻底告别血小板荒！科学家首次实现血小板大规模体外生产，人造血小板走向临床应用的最后一步完成 |奇点猛科技

[3]人造血小板听起来晦涩，却能救人救命，还有一整片蓝海市场 |硅谷密探

[4]Ito Y, Nakamura S, Sugimoto N, et al. Turbulence Activates Platelet Biogenesis to Enable Clinical Scale Ex Vivo Production[J]. Cell, 2018.

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