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银丰生命延续计划: 赓续科研创新,擘画低温蓝图

发布时间:

2024-03-01

一直以来,科技创新是引领人类致力于生命健康领域探索的源源动力,为生命健康与生命延续提供了更多的可能。而其中低温生物医学的发展便是科创浪潮中的一把金钥匙,为人类解读生命奇迹打开了一扇新大门。

低温生物医学是近几十年逐渐形成的一门新兴交叉学科。它融合生命科学、现代医学与低温技术,研究生物体在极低温度下生理功能暂停或延缓的可能性,期望以此来治愈人类疾病、保障人类健康。截至今日,经过全球科学家几代人的努力探索,低温生物医学研究取得可喜成果,已初步实现人体细胞(生殖细胞、干细胞等),卵巢组织、睾丸组织、胚胎等生殖领域,皮肤、断指(趾)等部分组织器官的低温保存、复苏及临床应用,为人类疾病治疗开创了全新的路径。然而,更为复杂的组织器官及完整动物、完整人体的深低温保存仍然在探索阶段。

基于全球低温领域专家共同奔赴生命健康与生命延续的美好夙愿,站在前人的肩膀上共攀低温高峰的坚定目标,山东银丰生命科学研究院(以下简称:银丰生科院)旁征博引,继往开来,赓续科研创新,擘画低温科研蓝图,以体系化协作方式共同推进低温生物医学的发展。

低温生物医学经典理论图

1949年英国生物学家波尔热(Polge, C.)、史密斯(Smith, A. U.)和帕克斯(Parkes, A. S.)发布在《自然》杂志的一篇文章《低温下玻璃化脱水精子的再生》拉开了低温生物学的大幕。2007年,世界上第一例应用卵巢组织冻存技术成功怀孕的母亲,于丹麦产下了一名婴儿。截至今日,低温技术已助力全球近千万名新生儿来到这个世界。配子保存,卵巢组织、睾丸保存等新技术的不断开发,为人类生育力和繁衍提供了更多的可能。2017年5月,由银丰生科院与山东大学齐鲁医院生殖中心共同组成的人类卵巢组织冷冻保存研究及临床转化课题组赴陕西咸阳,为一名罹患子宫癌的女性进行了卵巢组织的分离处理和冷冻保存,开启了银丰生育力保存的探索征途。

生物细胞低温保存

在细胞保存方面,低温冷冻技术已经成为最常见的长期保存方法,并日渐趋于成熟。造血干细胞、神经干细胞、NK细胞、淋巴细胞等,各类细胞的低温保存研究层出不穷,细胞资源保存库也陆续建立。在银丰生物集团,各类细胞资源的保存数量已超过100万份,复苏后的造血干细胞等被广泛应用于临床血液疾病、免疫疾病等的治疗。

生物组织低温保存

冰晶是低温保存的最主要障碍。因此,要实现人体细胞的低温保存就要最大限度的减少冰晶的产生,并让被保存生物体内外各部分同步降温。这样的要求对于如生殖细胞、干细胞等单一细胞来说非常容易实现,但对于细胞成分和结构更为复杂的组织和器官却面临着巨大的挑战。目前,银丰生科院经过不断的摸索与尝试,已成功掌握了皮肤、断指/趾、血管、骨、肌腱等较为简单的组织器官的低温保存和复苏技术,截至目前成功保存人体组织器官近200例。其中,皮肤保存85例,已成功回植25例,整体成活率超过60%。

生物器官(系统)低温保存

然而,更为复杂的组织器官的低温保存仍面临着巨大挑战,这也吸引着越来越多的科研学者前赴后继,加入其中,积极探索深低温保存新方案。

研究数据显示,人体组织器官在低温环境下可以存活8-40小时,目前肾脏在缺血供氧环境下最长可以保存35小时,心脏和肺最长可保存6小时。低温保存技术,有望延长人体离体组织器官的保存时间。2023年6月刊登在《科学》杂志上的一篇研究显示,美国明尼苏达大学首次将玻璃化保存-纳米加热复温的大鼠肾脏成功移植,移植前大鼠肾脏在–148°C冰箱中保存长达 100 天,这开创了世界低温生物医学史上新的里程碑。

2023年起,银丰生科院与国内顶尖科研院所合作联合攻关,致力于构建类器官的高效深低温冻存方案及评估体系,进行模式器官(心脏)的非冻结状态低温保存工艺探索,以期在2024年,建立适合模式器官过冷低温保存的标准工艺及较为完善的类器官冻存体系和复温方案,为器官的低温保存研究以及器官移植提供必要的理论基础。

低温生物医学重点科研技术

科学探索永无止境,除了细胞、部分组织器官的低温保存,银丰生科院在完整动物及整个人体的低温保存方面不断探索。2017年,银丰生科院完成中国首例人体低温保存,推动中国成为继美国、俄罗斯之后第三个掌握该技术的国家,为打造全生命周期、全尺度人类遗传资源保存研究及临床服务科学基地添上浓墨重彩的一笔。

人体低温保存在现有条件下,还有众多的技术难点需要突破,但它作为生命科学领域的勇敢探索,就像灯塔一样,指引着生命科学、低温生物医学、组织器官保存和人工器官等的发展方向,也为人类勾勒出一幅光明的低温蓝图。2022年,银丰生科院主导构建低温生物医学研究体系,聚焦低温保存原理、低温保存技术、低温保存方法、低温保存材料、低温保存应用、低温医疗等方面不断深耕。同时,银丰生科院发起成立国际生命延续研究联盟,愿与全球同仁一道,在低温生物医学发展的进程中协同交流,共绘蓝图,共赴低温生物医学的辉煌未来!

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