臍帶血也能造血？科學家用干細胞造出了“人工血液“

閱讀：94 發布時間：2026-8-2

本文深度解讀發表于《STEM CELLS TRANSLATIONAL MEDICINE》的重磅研究：蘇州方舟生物從臍帶血CD34+細胞大規模體外生成人類紅細胞。一份臍帶血，迄今為止蘇州方舟生物核心團隊可在實驗室產出500個輸血單位，有望解決全球血液短缺危機。

血液短缺：一場全球性的醫療危機

你有沒有想過，如果有一天醫院里沒有足夠的血液可用，會發生什么？

這不是危言聳聽。根據世界衛生組織的數據，全球每年采集約1.08億份血液，但隨著全球生育率持續下降，到2050年，符合獻血條件的人口將逐步減少，全球性的血液供應短缺正在逼近。

更不用說輸血還存在感染風險、稀有血型難求等問題。傳統依賴志愿者獻血的模式，正在面臨挑戰。

于是，科學家們把目光投向了一個方向：能不能在體外"造"出紅細胞？

體外造血：從實驗室到臨床的漫長之路

其實，體外生成紅細胞并不是全新概念。過去二十多年里，科學家們已經成功在實驗室里從造血干細胞誘導分化出紅細胞，甚至在2011年完成了體外培養紅細胞的人體輸血試驗。

但問題一直卡在一個字：量。

臨床輸血一次需要多少紅細胞？一個單位約200毫升，含紅細胞數量級在10¹²。而實驗室培養的規模遠遠達不到這個量級。之前的研究雖然能實現百萬倍甚至更高的擴增，但大多停留在培養瓶、小體積體系，真正放大到生產規模時，實際產量和理論產量差距很大。

而且很多方法依賴基質細胞共培養，成本高、復雜度高，難以臨床轉化。

來自蘇州方舟生物干細胞核心技術團隊依托國家重大新藥創制國際科技合作與交流專項（2013DFA30830）支持，在體外規模化制備功能性紅細胞這一行業難題上取得關鍵性突破。

核心技術：四步培養法，讓干細胞"變身"紅細胞

研究團隊開發了一套精密的四步培養方案，用21天時間，把臍帶血中的CD34+造血干細胞一步步誘導成成熟的脫核紅細胞。

第一步（第0-5天）：干細胞擴增期

剛分離出來的CD34+細胞數量有限，第一步先要讓它們，擴增數量。

研究人員在改良的IMDM培養基中加入三種關鍵細胞因子：SCF（干細胞因子）、FLT3-L（Flt3配體）和TPO（血小板生成素）。5天時間，CD34+細胞擴增了約20倍，同時還能維持干細胞的特性（CD34+比例保持在80%左右）。

第二步（第6-12天）：紅系定向分化期

擴增完干細胞，就要引導它們向紅細胞方向分化了。

這一步加入了EPO（促紅細胞生成素）——這是調控紅細胞生成最核心的激素，再配合SCF、IL-3、FLT3L和GM-CSF等細胞因子，推動造血干細胞向紅系祖細胞分化。

第三步（第13-18天）：紅系增殖成熟期

進入第三步，細胞已經明確了"要當紅細胞"的方向，接下來就是大量增殖并逐步成熟。

這一步保留SCF和EPO這兩個紅系分化的核心因子，再加入適量的IL-3和FLT3-L來促進擴增。細胞數量在這個階段迎來爆發式增長。

第四步（第19-21天）：終末成熟期

最后一步，要讓紅細胞真正成熟起來。

這一步做了一個關鍵的減法：去掉IL-3、去掉FLT3-L、去掉GM-CSF，只保留SCF和EPO。

其他細胞因子會促進多譜系分化，干擾紅細胞的終末成熟。去掉它們，既能讓紅細胞更純，也提高了安全性。

圖 1 臍帶血 CD34?細胞體外制備人紅細胞的培養條件優化

培養系統創新：轉瓶培養，真正實現規模化

光有培養配方還不夠，要大規模生產，必須解決培養體系的問題。

傳統的培養瓶是靜態培養，細胞容易黏連、聚團，溶氧水平也不好控制。蘇州方舟生物核心技術團隊采用了轉瓶培養系統（bottle turning device）——瓶子水平放置，以每分鐘0.75轉的速度緩慢旋轉。

這個看似簡單的改動，帶來了三個關鍵優勢：

這也是國際上報道使用轉瓶裝置來規模化體外造血，蘇州方舟生物在這一技術路線上實現了產業化級別的工藝驗證。相比小培養瓶里得到的數據，轉瓶系統的產量數據對實際大規模生產更有參考價值。

驚人的擴增效果：1個細胞→2億個紅細胞

那么這套系統的實際效果如何？直接上數據：

這意味著什么？

一份臍帶血大約含有500萬個CD34+細胞。按這個擴增效率計算，一份臍帶血可以產出相當于500個臨床輸血單位的紅細胞。

500個單位是什么概念？一個成年人一次輸血通常用2-4個單位。一份臍帶血，就能滿足上百次輸血需求。

這個擴增效率和產量，而且培養周期只有21天，比很多同類研究更短。

【下期預告】造出來的紅細胞功能正常嗎？輸入體內安全嗎？成本有多高？離真正臨床應用還有多遠？下期我們將深入解讀細胞功能驗證、動物實驗結果以及這項技術的臨床前景，敬請關注！

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