[发明专利]一种高效制备成熟红细胞的方法以及用于制备成熟红细胞的培养基

说明书

本发明涉及一种高效制备成熟红细胞的方法以及用于制备成熟红细胞的培养基，其中高效诱导造血干细胞/祖细胞分化为成熟红细胞的方法，其包括：造血干细胞/祖细胞红系扩增和分化步骤；以及造血干细胞/祖细胞红系分化脱核步骤。本发明还涉及一种造血干细胞/祖细胞红系扩增和分化培养基，以及一种红系分化脱核培养基。

技术领域

本发明涉及一种体外高效制备成熟红细胞的方法，具体而言，本发明涉及短时间内高效诱导造血干细胞/祖细胞分化为成熟红细胞的方法。本发明还涉及利用所述方法制备的成熟红细胞的用途。

技术背景

人体中红细胞的发育过程是非常复杂的。成年人体内，骨髓是红细胞生成的主要发生场所，但是在早期胚胎中，红细胞则是在中胚层包括卵黄囊和主动脉弓等组织生发的。随着胎儿持续发育，红细胞的生成在3个月后转移到脾和肝脏，5个月后则回到骨髓。在人体中，红细胞的主要功能是运输氧、二氧化碳、电解质、葡萄糖及氨基酸等人体新陈代谢所必需的营养物质气各个组织和器官，以上功能都是通过红细胞中的血红蛋白来实现的。成熟的红细胞没有细胞核，富含血红蛋白。血红蛋白是一种含铁的蛋白质，呈红色，它在氧含量高的地方容易与氧结合，在氧含量低的地方又容易与氧分离，血红蛋白的特性是红细胞运输氧气的功能。血红蛋白一旦发生病变，会导致疾病的发生，例如地中海贫血和镰刀形贫血等疾病。

红细胞除了基本生物功能外，还在同种异体输血治疗严重缺血患者(如地中海贫血、血友病和镰刀形贫血等疾病)的治疗中承担非常关键的角色。虽然同种异体输血技术发展至今已有100多年历史，但是目前仍存在以下关键的问题，亟待解决。首先，同种异体输血会导致输血感染。虽然在美国和欧洲等发达国家，由于技术成熟和制度规范，通常该种输血方式是安全的，但是依旧存在单次输血导致感染艾滋病和肝病等传染性疾病的风险，据统计在美国，输血感染的风险约在十万分之一。而在发展中国家，例如中国和非洲，由于技术手段落后，无法建立血液供体的严格筛选标准，及血液制品私下贩卖等现象，导致血液性传播疾病严重。其次，每天全球血液需求量极大，血站中储存的血液无法满足大量的输血需求。在中国98％的人口为Rh阳性，如果有大量的Rh阴性用血，问题会更加严重。最后，同种异体输血需要供体和受体具有相匹配的HLA，这也进一步加剧了血液供应的短缺状态。

基于此，为了解决输血感染和血液供需矛盾突出等问题，临床医学需要开发出更加安全和高效的生成血红细胞的治疗方法，才有可能满足持续不断的临床输血需求。其中，利用造血干细胞/祖细胞体外培养生产成为成熟的红细胞是一种非常有潜力的治疗方向，也是临床医学界和科学界不断探索的领域。

分析当前的研究现状，体外获得成熟的红细胞(red blood cells,RBC)根据起始细胞不同，主要分为两种途径，其一是多潜能干细胞包括胚胎干细胞(embryonic stemcells,ESCs)和诱导多潜能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)，其二是造血干细胞/祖细胞(hematopoietic stem and progenitor cells,HSPC)。虽然多潜能干细胞能无限扩增，有潜力培育出无限量的成熟红细胞，但是多潜能干细胞分化产生的成熟红细胞更近似于人体胎儿期的红细胞，只呈现了部分成年人的红细胞的特征，此外，多潜能干细胞有致瘤的风险，这也进一步限制了其临床应用。因此，HSPCs作为成体干细胞，是更加安全的起始选择。