[發明專利]一種高效制備成熟紅細胞的方法以及用于制備成熟紅細胞的培養基

在審

• 申請號: 201711115779.1
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN109722414A
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 方日國;袁鵬飛
• 申請（專利權）人: 博雅輯因（北京）生物科技有限公司
• 主分類號: C12N5/078
• 分類號: C12N5/078;C12N5/0789;A61P7/06;A61P7/00
• 代理公司: 北京彩和律師事務所 11688
• 代理人: 閆桑田

本發明涉及一種高效制備成熟紅細胞的方法以及用于制備成熟紅細胞的培養基，其中高效誘導造血干細胞/祖細胞分化為成熟紅細胞的方法，其包括：造血干細胞/祖細胞紅系擴增和分化步驟；以及造血干細胞/祖細胞紅系分化脫核步驟。本發明還涉及一種造血干細胞/祖細胞紅系擴增和分化培養基，以及一種紅系分化脫核培養基。

技術領域

本發明涉及一種體外高效制備成熟紅細胞的方法，具體而言，本發明涉及短時間內高效誘導造血干細胞/祖細胞分化為成熟紅細胞的方法。本發明還涉及利用所述方法制備的成熟紅細胞的用途。

技術背景

人體中紅細胞的發育過程是非常復雜的。成年人體內，骨髓是紅細胞生成的主要發生場所，但是在早期胚胎中，紅細胞則是在中胚層包括卵黃囊和主動脈弓等組織生發的。隨著胎兒持續發育，紅細胞的生成在3個月后轉移到脾和肝臟，5個月后則回到骨髓。在人體中，紅細胞的主要功能是運輸氧、二氧化碳、電解質、葡萄糖及氨基酸等人體新陳代謝所必需的營養物質氣各個組織和器官，以上功能都是通過紅細胞中的血紅蛋白來實現的。成熟的紅細胞沒有細胞核，富含血紅蛋白。血紅蛋白是一種含鐵的蛋白質，呈紅色，它在氧含量高的地方容易與氧結合，在氧含量低的地方又容易與氧分離，血紅蛋白的特性是紅細胞運輸氧氣的功能。血紅蛋白一旦發生病變，會導致疾病的發生，例如地中海貧血和鐮刀形貧血等疾病。

紅細胞除了基本生物功能外，還在同種異體輸血治療嚴重缺血患者(如地中海貧血、血友病和鐮刀形貧血等疾病)的治療中承擔非常關鍵的角色。雖然同種異體輸血技術發展至今已有100多年歷史，但是目前仍存在以下關鍵的問題，亟待解決。首先，同種異體輸血會導致輸血感染。雖然在美國和歐洲等發達國家，由于技術成熟和制度規范，通常該種輸血方式是安全的，但是依舊存在單次輸血導致感染艾滋病和肝病等傳染性疾病的風險，據統計在美國，輸血感染的風險約在十萬分之一。而在發展中國家，例如中國和非洲，由于技術手段落后，無法建立血液供體的嚴格篩選標準，及血液制品私下販賣等現象，導致血液性傳播疾病嚴重。其次，每天全球血液需求量極大，血站中儲存的血液無法滿足大量的輸血需求。在中國98％的人口為Rh陽性，如果有大量的Rh陰性用血，問題會更加嚴重。最后，同種異體輸血需要供體和受體具有相匹配的HLA，這也進一步加劇了血液供應的短缺狀態。

基于此，為了解決輸血感染和血液供需矛盾突出等問題，臨床醫學需要開發出更加安全和高效的生成血紅細胞的治療方法，才有可能滿足持續不斷的臨床輸血需求。其中，利用造血干細胞/祖細胞體外培養生產成為成熟的紅細胞是一種非常有潛力的治療方向，也是臨床醫學界和科學界不斷探索的領域。

分析當前的研究現狀，體外獲得成熟的紅細胞(red blood cells,RBC)根據起始細胞不同，主要分為兩種途徑，其一是多潛能干細胞包括胚胎干細胞(embryonic stemcells,ESCs)和誘導多潛能干細胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)，其二是造血干細胞/祖細胞(hematopoietic stem and progenitor cells,HSPC)。雖然多潛能干細胞能無限擴增，有潛力培育出無限量的成熟紅細胞，但是多潛能干細胞分化產生的成熟紅細胞更近似于人體胎兒期的紅細胞，只呈現了部分成年人的紅細胞的特征，此外，多潛能干細胞有致瘤的風險，這也進一步限制了其臨床應用。因此，HSPCs作為成體干細胞，是更加安全的起始選擇。