科普 | 干细胞库：保持干细胞的“新鲜感”

撰文│杏　仁

编辑│李佳潞

审校│汤红明

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本文由干细胞库的分类、干细胞库里有什么、干细胞库的作用、常见干细胞的贮存、干细胞库的发展方向5部分组成。

在科学技术的飞速发展的今天，干细胞为一些难治性疾病带来希望，贮存干细胞成为更多家庭保障健康的新选择。

干细胞贮存是将干细胞放在低温环境中，保障干细胞的活性和功能不受到显著影响的一种技术。已有的实践证明，冻存40多年的骨髓造血干细胞在复苏后其活性均能满足造血干细胞移植的要求。可见，将干细胞保存在“库”里，能够很大程度地保持干细胞的“新鲜感”。

干细胞库是培养并贮存干细胞的地方，能够很大程度上决定干细胞是否能用、是否好用。在前期的科普中，我们介绍了干细胞的培养及质检的相关内容（科普 | 几种常见干细胞的制备方法；科普 | 干细胞质量如何检验？），现在让我们一起来看看有关干细胞库的知识吧！

干细胞库的分类

干细胞库按照细胞用途分类，可分为公共库、自体库、科研库等；按照管理层级分类，可分为国家级、地方级、企业单位等；最常见的是按照干细胞类型分类，可分为以下几种：

骨髓干细胞库

也叫造血干细胞捐献者资料库。用于保存志愿捐献造血干细胞人们的名字、年龄、性别、健康状况、详细地址、HLA基因检查结果等，并非把供者的骨髓或造血干细胞存到库里。

代表：中华骨髓库

脐带血造血干细胞库

是以脐带血造血干细胞移植为目的，具有采集、处理、保存和提供脐带血造血干细胞能力的特殊血站。

代表：北京市、天津市、上海市、浙江省、山东省、广东省、四川省脐带血造血干细胞库

胚胎干细胞库

用于储存胚胎干细胞。

代表：英国胚胎干细胞库

诱导多能干细胞库

用于储存诱导多能干细胞，并能够提供HLA匹配的诱导多能干细胞系。

代表：日本临床级iPSC单倍体库

间充质干细胞库

用于储存间充质干细胞，如脐带间充质干细胞等。

代表：国家细胞中心昂赛细胞间充质干细胞库

胎盘干细胞库

主要以保存新生胎儿胎盘来源干细胞为目标，利用产妇生产后的胎盘，分离出与婴儿组织配型相同的干细胞并为该婴儿终生保存。

代表：宁夏人类胎盘干细胞库

乳牙牙髓干细胞库

用于储存乳牙、牙髓干细胞。

代表：泓信牙髓干细胞库

综合性干细胞库

能够储存多种干细胞，如脐带间充质干细胞、胚胎干细胞、诱导多能干细胞等。

代表：国家干细胞资源库、国家干细胞转化资源库

干细胞库里有什么

要实现干细胞的贮存，首要考虑因素是贮存温度。一般来说，温度在-60℃以上时，干细胞的微观结构容易受到损害，导致其稳定性降低，所以干细胞的贮存温度要在-60℃以下。贮存容器主要包括冰箱、液氮罐等。

冰箱

短期贮存干细胞可考虑存放在冰箱中，主要包括超低温冰箱和深冷冰箱。超低温冰箱温度可达-80℃，干细胞可以保存半年至一年的时间，然而在此温度下，干细胞的代谢活动并未完全停止。深冷冰箱的温度可达-140℃，此时干细胞代谢极大降低，是较为理想的贮存温度。

液氮罐

要实现干细胞的长期贮存，就不得不提到液氮，液氮的温度能够达到-196℃，此时干细胞基本停止活动，能够更好地保持其状态。液氮罐可分为液相液氮罐和气相液氮罐。在液相液氮罐中，干细胞被完全覆盖于液氮之中，温度始终保持-196℃。但由于液相液氮罐较容易滋生细菌，支原体等微生物能够在液氮的低温环境中生长繁殖，如果冻存管密封性差，容易造成交叉污染，此外，在取出干细胞时，冻存管与外界温度产生较大温差，可能会造成爆管，从而导致干细胞的污染和损失。而在气相液氮罐中，温度保持在-150~-196℃之间，由于液氮与干细胞细胞没有直接接触，大大减少了干细胞污染和爆管的风险。

干细胞库的作用

干细胞库聚焦干细胞全产业链发展，在资源保藏、数据挖掘、开放共享等方面充分发挥了支撑作用。

资源保藏

生物资源的深入研究有赖于干细胞的高质量保藏。干细胞库为大规模干细胞样本提供安全稳定的集中保藏空间，让干细胞种质资源得以安全保存与可持续开发利用。

数据挖掘

整合生物信息学的方法，解析重编程规律，建立对应疾病基因表达谱数据库，形成各类干细胞知识库。从干细胞制备到科研/临床的对接，实现干细胞库全过程、全周期的信息化。

开放共享

各干细胞库之间构筑有活力的网络体系，围绕资源共享、技术支持与服务、专业技术培训、科普教育等方面，开展开放共享与服务，能够进一步发挥好干细胞的科研价值。

常见干细胞的贮存

在我国，造血干细胞是国家唯一准入可以用于临床治疗的干细胞；在通过国家备案的干细胞临床研究中，脐带间充质干细胞的使用占比超过50%；牙髓干细胞因其能够“变废为宝”、且为活性最强的间充质干细胞为大家所熟知。那么这3种“明星”干细胞是如何贮存的呢？

造血干细胞

造血干细胞是存在于造血组织中的一群原始造血细胞，是所有造血细胞和免疫细胞的起源细胞，具有长期自我更新的能力和分化成各类成熟血细胞的潜能，还可跨系统分化为各种组织器官的细胞。

造血干细胞的贮存在我国已有二十余年的历史，一般来说，在中华骨髓库中，造血干细胞是以资料的形式贮存。通过采集志愿者8~10毫升血样，在中华骨髓库指定实验室进行HLA分型等项目检测，检测数据等信息将被录入中国捐献造血干细胞志愿捐献者资料库，等待需要进行造血干细胞移植的患者来检索配型。

脐带血干细胞

脐带血中含有大量的干细胞，包括造血干细胞和多种其他干细胞，统称为脐带血干细胞。脐带血干细胞的临床治疗已有30余年的历史，有80多种严重疾病可以用脐带血干细胞进行治疗。

在婴儿娩出后，将脐带结扎并离断，采集残留在胎盘和脐带中的脐带血，整个过程仅1~2分钟。待脐带血检验合格后将被制备成细胞悬液并冻存起来。目前，我国共批准7家公共脐血库。因非血缘关系仅有万分之一甚至更低的概率配型成功，亲缘脐带血干细胞移植治疗良性疾病长期生存率高达95%以上，越来越多的人开始重视脐带血干细胞的贮存，我国也成为世界上脐带血干细胞贮存数量最多的国家。

脐带间充质干细胞

脐带间充质干细胞是指存在于新生儿脐带组织中的一种多功能干细胞，具有较高的分化潜能，在骨、软骨、肌肉、肌腱、韧带、神经、肝、内皮和心肌等组织工程方面具有广阔的临床应用前景。

脐带间充质干细胞主要来源于脐带中的华通氏胶，在新生儿娩出后，剪断连接婴儿端和母亲的脐带，剥离新鲜脐带中的华通氏胶即可培养出脐带间充质干细胞，将其冻存起来可为自己使用。此外，脐带间充质干细胞无伦理争议，无需配型即可他人使用。

胎盘干细胞

胎盘组织是目前所知的最丰富的天然干细胞来源，胎盘干细胞是来源于新生儿胎盘组织的干细胞，包括：胎盘造血干细胞、胎盘间充质干细胞、胎盘亚全能干细胞（亚全能干细胞具有超强的分化能力， 理论上来讲，其除了不能发育成一个完整的个人外，可以发育成人体的所有组织器官细胞），在自体器官修复、遗传类疾病治疗等领域拥有无限前景。

胎儿娩出后，待胎盘与母体完全分离，从胎盘组织，胎盘胎儿面绒毛膜、羊膜，脐带近端的胎盘组织分别能够分离出胎盘造血干细胞，胎盘亚全能干细胞和胎盘间充质干细胞，检验合格后将他们冻存在干细胞库中长期贮存。除胎盘造血干细胞移植治疗血液系统疾病需要严格配型外，胎盘间充质干细胞和胎盘亚全能干细胞均能够逃脱同种异型识别，异体应用无需配型。

牙髓干细胞

牙髓干细胞是存在于牙髓组织具有高度增殖能力及多向分化潜能的未分化间充质干细胞，具有多向分化的潜能，它能够分化为牙本质、脂肪、骨、肌肉、血管内皮、肝、神经等细胞类型。

儿童自然脱落的乳牙及成人完整拔出的智齿中均含有丰富的牙髓干细胞，将乳牙/智齿中取出牙髓，可培养出牙髓干细胞，检验合格后冷冻保存。有研究表明，牙髓干细胞的生物活性是其他来源干细胞的三倍以上，此外，还具有无伦理争议、易于获取等优点。

干细胞库的发展方向

在当前市场中涌现出越来越多干细胞贮存机构的身影，为有需求的民众提供更多的定制化服务及多样化选择，干细胞贮存行业的发展前景较为可观，其未来发展方向主要体现在以下几个方面。

提供资源共享服务技术平台

干细胞库通过建立共享平台，实现资源、技术、信息、人才共享，以线上线下的相结合的方式提供信息资源的共享服务。

为难治性疾病提供资源支撑

干细胞库为心力衰竭、脑卒中、帕金森病、阿尔茨海默病等一系列常见疾病的诊治提供提供安全、有效的新方法和新技术。

为细胞新药创制提供新资源

干细胞库赋能以临床需求为导向的新药研发，实现细胞药创新链与干细胞产业链精准对接，发挥创新引领作用。

开启干细胞资源保藏新战略

我国人口基数大、病例资源广，干细胞库通过实现对干细胞资源的高效利用，减少对化学药的依赖，成为资源保护与再生的重要战略之一。

国家干细胞转化资源库

2019年6月5日，国家科技部、财政部联合发布《关于发布国家科技资源共享服务平台优化调整名单的通知》，以同济大学为依托单位获批承建国家干细胞转化资源库，该平台属于基础支撑与条件保障类国家科技创新基地。

国家干细胞转化资源库涵盖两大类干细胞资源体系，分别由同济大学附属东方医院和生命科学与技术学院负责承建临床级干细胞资源和科研级干细胞资源。先后投资逾1.5亿元，拥有覆盖60%中国人群的HLA高频iPSC以及各类临床级和科研级干细胞资源，不仅可为干细胞临床研究和转化应用服务，亦可为高校、科研院所、企事业单位等提供满足科学研究需求的有效样本资源。

国家干细胞转化资源库下设资源研发部、制备质检部、资源存储部、临床研究部、质量控制部、综合管理部等六大部门，重点打造了五大功能的临床级干细胞资源库。同时创新打造了干细胞临床研究全流程一体化信息管理系统，涵盖临床部、制备部、质检部、样本部、质量部等单元模块，可实现样本全生命周期闭环管理。同时系统地制定了贯彻于干细胞全流程质量控制的质量体系文件，对影响干细胞质量的关键要素实施严格监控。

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东方干细胞科普团，由同济大学附属东方医院刘中民院士领衔。关注“干就有未来”微信公众号，我们将不定期推出更多科学有趣的干细胞科普知识，与您一同领略干细胞的魅力！

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