1.干细胞培养成本是干细胞研究的一大负担
随着EC细胞、iPS细胞的研究发展,干细胞研究作为新闻出现在媒体上的次数越来越多,“细胞培养”这个关键词进入普通人耳中的机会也越来越多。
所谓“培养细胞”,是指使体内的细胞在体外人工生长、增殖或维持。
在研究中,有将从人、动物、植物个体中提取的细胞直接进行人工培养的情况,也有从相关厂家购买培养细胞进行细胞培养的情况。
在进行细胞培养的时候,在培养细胞的容器内,需要放入含有供给细胞的营养等的培养液。
被培养的细胞通过细胞膜吸收培养液中含有的营养,维持细胞生命或生长增殖。
培养液根据细胞的种类和培养的用途有很多种,价格也从便宜到贵不等。
便宜的一升就要几千日元,贵的一升就要几十万日元,细胞培养是一种成本很高的实验方法。
细胞培养时使用的培养液中含有氨基酸、葡萄糖等细胞维持、生长、增殖所必需的物质。
仅仅这样就能培养出细胞吗?其实不然,大多数情况下都是在培养液中加入牛犊等的血清。
血清中含有很多生长因子,如果没有这些生长因子群,细胞的生长、增殖的效率就会变低,或者不再生长、增殖。
这种血清也绝对不便宜,一般的大学研究室每隔2年到数年左右,研究活跃的研究室一年至少购买一次,以数十万日元到数百万日元为单位的血清。
从日本整体来看,民间和民间的研究预算都有缩小的倾向,现在很多研究机构都存在财政上的问题,削减研究成本是重要的课题。
特别是ES细胞、iPS细胞以及由它们诱导分化出来的细胞,大多需要使用特化的培养液,因此存在研究成本高的缺点。
2.开发基础培养基,降低细胞培养成本
这家名为マイオリッジ的公司是京都大学的一家生物企业,总部位于京都市左京区,致力于开发旨在降低干细胞培养成本的培养基。
マイオリッジ拥有专利技术和专有技术,如低分子化合物、介质成分数据库和介质成分搜索技术,提供介质开发服务。
这些是为了解决再生医疗等产品、生物医药品、培养食品的开发所带来的培养基成本、有用细胞产量、生物原料的含量等问题。
培养食品的情况下,培养成本越低,销售价格就越低,公司的利润也就越大,因此降低成本是一个非常大的课题。
另外,培养的结果,得到的细胞等的品质反映在商品的质量上,不是便宜就好,更便宜,而且质量更高,这一点很重要。
在マイオリッジ的HP上,除了"生命通过饮食摄入的氨基酸、维生素和矿物质"外,在大多数培养基中都添加了各种蛋白质,如体内合成的生物活性物质,因为它们是细胞生长所必需的。
这些物质无论是从生物中生成,还是使用大肠杆菌的重组体生产,都需要成本。
培养液就是这些成本高昂的物质的集合体,所以培养液的价格昂贵是不可避免的。
通过降低这个成本,降低研究费用的成本,创造能够适应细胞培养多样性的环境是我的目标,至今为止进行了很多培养基的开发,积累了知识。
マイオリッジ活用这些技术,这次开发了可以用于培养各种细胞的基础培养基。
一般用于血清的培养液中,蛋白质中需要成本原因,所以マイオリッジ这些复数的低分子化合物取代了结果,此前相比一半的成本可以培养了。
此外,为了进一步推进这一开发,还在同时开发能够预测最佳低分子化合物组合的人工智能(AI)。
通过实验反复试错来开发产品的话,无论如何开发费用都会增加。
因此,通过人工智能预先挑选可能性高的组合,只对成功可能性高的组合在实验室进行测试,可以大大降低开发成本。
根据这些,iPS细胞的研究如果能达到在很多研究室进行的运行成本的话,就可以预见进一步的研究发展。
而且マイオリッジ所进行的开发,不仅限于iPS细胞等干细胞,也对一般的细胞产生了影响。
那就是“无血清”这一关键词。
3.无血清培养基的有用性
前面说过,细胞培养需要从牛犊等体内提取血清。
干细胞也不例外,不向培养液中添加血清会影响细胞生长。
然而,用于实验的血清有一些麻烦。
血清含有许多分子,包括参与细胞生长的分子和与免疫有关的分子。
血清对每个个体的细胞有不同的影响。
也就是说,“血清存在个体差异”。
每个被采集的个体都会获得血清的批号。
购买血清的研究人员与试剂制造商和代理商取得联系,从各自的批号获得样本。
使用这个样本,测试培养自己使用的细胞。
根据血清的批号不同,也有细胞无法顺利生长的批号。
研究人员会购买成功培育的血清样本的批号,如果这个批号经常改变的话,会影响实验结果。
因此,在购买的时候,要集中购买该批号的血清。
同一批次,即同一个体的血清,装在500毫升的瓶子里,一起购买20瓶以上。
20瓶的话,就是10升,40瓶的话,就是一口气买20升。
因此,在购买血清时,必须做好一笔不小的支出的心理准备。
之所以要花费几十万甚至几百万日元,原因就在于此。
而且,即使是试验培养顺利进行的血清,突然培养不顺利的情况也极罕见发生。
为了避免实验上的问题,有一种成分调整后的培养基,即使无血清也能培养细胞。
虽然无血清培养基已经作为商品出售,但由于含有血清分子的替代物质,目前成本较高,所以培养基本身就很贵。
myordge也在挑战这种无血清培养基的成本限制,开发不使用血清且价格低廉的培养液。
另外,还设定了尽量抑制动物源性物质的目标。
由于动物源性物质无论如何都会对细胞的性状产生影响,所以在持续培养的过程中,经常会有这种物质导致细胞性状发生变化的危险。
与干细胞一样,对外界更敏感的细胞的影响更大,因此,在再生研究领域,人们期望尽可能减少动物来源物质,并开发理想为零的培养基。