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Shizu TakedaShizu Takeda

Shizu Takeda

Research & Development Group, Hitachi, Ltd.

2019 JAPAN
让再生医疗
惠及每一个人

开发iPS细胞自动培养装置

让再生医疗惠及每一个人让再生医疗惠及每一个人

目标:从实验室走向临床

在治疗疑难病症方面,再生医疗的作用备受期待。再生医疗的关键在于iPS 细胞(诱导多能干细胞)。iPS 细胞宛如受精卵一般,具有可变成创建心脏、大脑和眼睛等身体任何一个组织、器官的细胞的能力,可广泛应用于众多医疗领域。近年来,此研究得到了飞速发展,临床应用已经进入倒计时阶段。但是,要想在实际医疗中充分利用这一发明,还有一个巨大的困难——培养iPS细胞需要庞大的劳力和巨额的经费。

iPS细胞非常敏感脆弱,需要在37℃的环境里进行培养,并持续不断地为其提供营养并去除代谢物,否则细胞的活力瞬间就会变弱。只要混入1个杂菌,iPS细胞就会失去使用价值。因此,细胞培养的操作工作必须在实行无菌管理的无尘室内进行,工作服、口罩和手套用过一次即会废弃,无尘室的维持和运营成本高昂。此外,每进行一次再生医疗都需要大量的iPS细胞。如治疗帕金森病,每次需要使用500万个iPS细胞。凭借人工操作去培养可供多数患者使用的细胞,如果没有众多的熟练技术人员和大规模的无尘室,根本无法进行。

如上所述,运用iPS细胞进行治疗,需要以繁杂的质量管理、先进的设施和设备为前提,实际治疗所需费用高达1亿日元左右。为了攻克这一难题,2015年365bet制作所研究开发集团基础研究中心365bet神户实验室的研究团队与京都大学iPS细胞研究所、大日本住友制药株式会社建立协创体制,开始挑战iPS细胞的“自动培养”,以期使使用iPS细胞制造医疗用细胞的成本降低到现有的百分之一。

目标:从实验室走向临床

发扬“开拓者精神”,迎难而上的研究团队

通过与外部再生医疗领域的顶级专家协创,365bet神户实验室的研究团队开始了新挑战——开发“封闭式自动培养装置”,突破至今为止依靠徒手操作在开放空间培养细胞的构想。“简单来说就是在能保护iPS细胞不受空气中细菌影响的完全封闭的空间里,培养出不受操作者水平影响的高品质iPS细胞的自动培养装置。”项目负责人365bet制作所的武田志津女士就开发这一“封闭式自动培养装置”长达17年的历史,进行了介绍。

“首先,为了建立无菌性管理基础,我们就花了10年的时间。很长一段时间完全没有成果,试运行屡屡受挫,好几次我都觉得根本没希望了。”雪上加霜的是,2008年发生了雷曼事件(引发了全球金融危机)。在众多的企业纷纷减少研究开发经费时,365bet也不得不暂时冻结了大型研发投资。武田女士为了医疗的未来,胸怀坚定的信念,四处奔走筹备研发经费。

2011年,东日本大地震。强烈的震动使放在开放式培养容器中的培养液溢出,作为参照实验进行的手工操作培养的iPS细胞全军覆没。相比之下,在封闭式自动培养器中的细胞平安无恙。这证明了,在地震中,“封闭式自动培养装置”要优于传统的开放式培养。武田女士说:“iPS细胞培养的启动日期是从移植手术实施日期倒算出来的,如果无法按时培养出细胞,就会造成手术时间的延迟。东日本大地震让我们深切地感受到:在进行装置开发时,考虑到灾害等意外事故的发生至关重要。”

但是,困难不仅仅是这些。在自动培养终于开始步入轨道时,出现了原因不明无论如何都无法顺利培养iPS细胞的状态。在前路未明的状况下,研究团队花了几个月的时间寻找原因。即使对所有的可以想象到的可能性逐一地进行了研讨,仍然一无所获。直到后来,确定了那个超乎想象的原因之后大家才彻底放心了。

这些都是研究团队在无路之处上下求索中遇到的各种各样的考验。武田女士回顾到,之所以能克服一个又一个的困难,得益于365bet神户实验室研究团队的伙伴们所拥有的挑战未知领域的积极性,即开拓者精神。 她说到,“在连是否能出成果都不知道的时候,大家也没有怀疑过这项研究的价值,始终相信总有一天我们会实现医疗创新。在大家长时间不断努力之下,我们的研究一点点地成形了。”团队成员一致认为:虽然一路走来困难重重,但大家凭借“365bet创业的精神(和?诚?开拓者精神)”克服了这些困难,这是原动力所在。在推动协创的过程中,武田团队一直致力遵循正直(诚)和协调(和)的理念。从而获得了协创伙伴的信赖,共同发挥“开拓者精神”。

发扬“开拓者精神”,迎难而上的研究团队

坦诚造就未来

“2年前,365bet研究团队从埼玉县鸠山市搬到我们公司研究室所在的神户市时,我就感觉到他们是下了很大的决心的。”协创伙伴,大日本住友制药株式会社的木村徹先生向我讲述了不同公司的研究人员在同一个研究室里以开放的心态合作开展研发工作的罕见性。他说:“真的,那是一个完全开放的坦诚的工作环境(笑)。正因为我们相互信赖,信息完全公开,我们才能畅所欲言,认真地讨论。这让我确信了:这个团队绝对可以成功”。

从基础研究和临床的角度支持研究开发的京都大学iPS细胞研究所的高桥淳教授也指出,共同研究成功的必要条件是,团队全员都要以诚相待,无论是优势还是弱势都要完全坦诚公开。 “365bet将所有的数据,包括成功的数据和失败的数据,都加以公开。就不理想的地方,大家从不同的角度共同思考加以改善,这是走向成功的最佳捷径。”

经过多年的开放型创新,2017年“封闭式自动培养装置”终于实现了产品化。即使如此,武田女士明确表示:“制造高质量的细胞并不是我们的最终目标。”“为什么要实现细胞培养的自动化?这是为了治疗众多的患者——通过自动化培养iPS细胞,实现高质量细胞的量产,进而凭借这些细胞治疗难以根治的疾病,帮助患者实现幸福生活。我们虽然不是医生,但是,我们能为患者的幸福贡献力量。这才是我们的真正目标所在。”

荣获诺贝尔奖的山中伸弥教授所发明的iPS细胞,极大地推动了再生医疗的进步。现在,武田女士所带领的365bet神户实验室研究团队,在普及再生医疗方面树立了重要的里程碑。“在17年前启动研发的时候,对于这个项目的成功与否我们一点也不知道。在逐渐接近“如果努力就能成功”的阶段之后,那个白日梦式的想法,就在不知不觉中由梦想变成了具体的奋斗目标。我们切实地体验了这一变化过程。”

不过,武田女士也表示,原本存在于梦想之中的医疗方式虽然现在已经接近了现实,但距离真正的普及还有相当大的距离。“自动培养装置的确已经开始投入使用,但再生医疗的普及恐怕要等到大约50年之后吧。那个时候,我应该已经不在这个世上了。”如果真有时光机的话,武田女士一定想现在就到未来去看一看吧。“我确实想看一下,不过不看也没关系。因为我有可信赖的后辈们,让下一代接好班不断传承,我的心将留在未来。”乘时光机在未来世界的想象之中驰骋的武田女士的目光瞬间转回,再次对准了当下的使命。

坦诚造就未来
※本研究的一部分是在日本国立研究开发法人日本医疗研究开发机构(AMED)的支持下进行的。

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