视网膜疾病福音！AI诱导多能干细胞分化为视网膜色素上皮细胞，产量

干细胞诱导分化是干细胞研究中的一个重点。目前，干细胞可以定向诱导出成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞、神经细胞、视网膜细胞、血管内皮细胞等。

而这些分化的细胞，将会有非常大的用途。比如，干细胞在组织支架中诱导成心肌细胞，可以长出一个功能完整的心脏，给那些需要更换心脏的人们使用。

但是，干细胞诱导分化是再生医学领域中最依赖经验和技能的实验过程之一。

其成功与否取决于广泛的变量。

研究人员需要找到试剂的最佳类型、剂量和时间，以及移液器强度、细胞转移时间和温度等最佳物理变量，通常需要数个月到数年时间进行大量的试错，耗时耗力。

为了使这一过程更加高效，RIKEN 生物系统动力学研究中心 (BDR) 的研究人员着手开发了一个自主实验的机器人AI系统，该系统可以确定最佳条件并自主诱导多能干细胞分化为视网膜色素上皮细胞（iPSC-RPE）。

选择视网膜色素上皮细胞（RPE）是因为这类细胞的结构和功能对正常视力至关重要。例如，视网膜色素变性(RP)、年龄相关性黄斑变性(AMD)和Stargardt病(STGD)都是视网膜变性疾病，它们的发病机制都与视网膜色素上皮细胞功能障碍有关。

而更重要的是，此前已有研究表明干细胞衍生的RPE细胞能够使人类视网膜变性疾病的临床前模型恢复视力。因此，干细胞衍生RPE细胞移植可能是治疗视网膜疾病的有效方法。

研究人员输入了从干细胞到RPE细胞的分化程序，该AI系统在 111 天内在 143 种不同条件下进行了细胞培养，最终iPSC-RPE的产量比人工培养提高了88%。

这表明，AI机器人的使用极大地加速对最佳实验条件的探索，跨越可能超过2亿次的试错过程，成功地改进了再生医学中使用的细胞培养配方。

图源网络/BDR研发的可诱导分化干细胞的AI机器人

尽管以往人类培养iPSC-RPE细胞的实验都成功了，但效率仅为50%，也就是每100个干细胞，只有大约50个成为RPE细胞。

但AI机器人在此基础上进行了优化，确定了所有化学和物理参数中的最佳条件。AI机器人培养出来的这些iPSC-RPE细胞显示出许多典型的生物学标志物，意味着这些细胞都适合移植到患有视网膜功能障碍疾病的眼睛中。

研究人员强调，这项研究的目标不是用机器人取代人类实验室的工作人员。

“使用机器人和人工智能进行实验将引起公众的极大兴趣，”神田说。“然而，将它们视为替代品是错误的。我们的愿景是让人类做更富有创造性的事情。而实验的试错部分，需要可重复的精度，并占用大量时间，但不需要思考，可以交给AI。”

干细胞衍生RPE治疗视网膜疾病研究案例

视网膜变性疾病（RD），例如色素性视网膜炎（RP）、Stargardt病和老年人黄斑变性（AMD），致盲的主要原因是由于RPE细胞功能受损和感光细胞变性。健康的RPE细胞能分泌滋养感光细胞的PEDF因子等物质，挽救受损的感光细胞，就能逆转RD疾病的进程。

这就是为何RD疾病最有希望的治疗性策略之一是利用干细胞所培育的iPSC-RPE细胞来替换衰老和退化的RPE细胞。

2018年，发表在《自然生物技术》上的一项研究，使用了一种由干细胞衍生而来的视网膜色素上皮细胞构成的贴片治疗了两位因黄斑变性引起的突发性严重失明的患者。

研究人员使用专门设计的显微外科工具将贴片植入两名严重渗出性黄斑变性患者的一只眼视网膜下间隙。通过生物显微镜和光学相干断层扫描术成功植入视网膜色素上皮层贴片并存活。 手术12个月后，两名患者的视力分别提高29和21个字母。证明了干细胞衍生RPE治疗视网膜疾病可行性和安全性。

患者视力变化

总结：

干细胞疗法为人类组织再生提供了可能性，而iPSC技术的诞生打破了干细胞来源的局限性。如今通过与AI技术结合，又加速了诱导分化标准化，有助于推动干细胞疗法从实验走向临床。

许多人类曾经设想过的梦，正在一一实现。或许我们正处在一个关键节点，未来人类的生命将因科学的进步而踏上了进化的史诗之旅！