我院干细胞实验室的标准化设计和建设

刘广全，梁伟，袁明泉，任少达

1. 聊城市人民医院 a. 医疗设备处；b. 干细胞临床研究实验室，山东 聊城 252000；2. 聊城市水利勘测设计院，山东 聊城 252061

引言

干细胞是一类具有自我更新、多向分化潜能、高度增殖的细胞群体，可以分化成各种组织器官的祖细胞，是再生医学中重要的种子细胞[1-4]。干细胞可以治疗多种疾病，包括对阿尔兹海默病、帕金森病、肝硬化、CO中毒迟发性脑病、多系统萎缩、运动神经元病、多发性硬化、脑血管病和脑外伤后遗症、脑瘫、慢性肝病及医学美容中的抗衰老、治疗脱发等均有显著疗效[5-10]。目前，在美国国立卫生研究院注册网址已有6000多项干细胞相关的临床研究。2015年8月，原国家卫生和计划生育委员会联合国家食品药品监督管理局共同颁布了《干细胞临床研究管理办法（试行）》和《干细胞制剂质量控制及临床研究指导原则（试行）》，用于规范我国干细胞的临床研究，保障干细胞的临床使用安全。

2015年之前，我院与国家工程研究中心合作，开展了对阿尔兹海默病、帕金森、肝硬化、CO中毒迟发型脑病、多系统萎缩、脑血管病、慢性肝病等百余例患者的干细胞临床研究，总有效率75%，无过敏及其他不良反应发生。为了进一步发展我院的干细胞临床研究，2015年5月我院在原有实验室的基础上进行了标准化的设计和建设。新建GMP实验室建筑面积1000 m2，包括生产制备区、质量检测区、细胞储存区等。主要从事干细胞临床前基础研究、临床转化研究等，包括脐血、脐带、脂肪、骨髓来源干细胞的分离、纯化、扩增等。

1 干细胞实验室的设计内容

1.1 干细胞实验室的建设总体原则

干细胞实验室的选址、设计及布局应遵循《药品生产质量管理规范》《实验室生物安全通用要求》（GB19489）、《医院洁净手术部建筑技术规范的规定》（GB50333），质量检测区应符合GB/T 27025检测和校准实验室能力的通用要求。最终达到布局合理、独立使用、人物分流的要求，应具备细胞分离、培养扩增、冻存复苏、质量检测控制、制剂运输、设备及环境远程控制、信息管理系统等功能[11-12]。洁净区房间的房门应具有自动关闭功能，通道门还应具有联动互锁功能。洁净区建筑材料应隔热、防震、防虫、防火，不产尘、不吸尘、不积尘等。仪器设备应具有标准数据通信接口等输出有关数据，支持中央数据处理系统进行控制和综合分析处理等。

1.2 干细胞实验室的功能设计

干细胞的工作流程，如图1所示，主要分为干细胞的制备、质检及存储。其中干细胞的质检管理又包括无菌检测、致病因子检测、培养基残余量检查等。

图1 干细胞制备流程图

根据干细胞实验室的建设原则和工作流程，我院干细胞实验室的设计主要包括更衣区、样本接收区、细胞制备区、细胞培养区、质量检测区（PCR检测区、微生物检测区、功能检测区）、细胞库、档案室、信息中心等区域。区域设计的平面图，见图2。

图2 干细胞实验室设计平面图

根据SZDB/Z 188-2016细胞制备中心建设与管理规范，更衣区分为一更和二更。更衣区的面积不低于30 m2，该区域应配备自动洗手设备、洁净风烘干设备、感应式消毒液给液设备。

样本接收区面积应不低于20 m2，应具有4℃医用冰箱、电子天平、恒温培养箱等。

细胞制备区用于干细胞的分离，面积应不低于200 m2，包括试剂储备间、细胞分离室等房间。细胞制备区应具备生物安全柜、CO2培养箱、冷冻离心机、倒置显微镜、细胞计数仪、4℃医用冰箱等。

细胞培养区用于干细胞的培养和扩增，面积应不低于100 m2，我院共有4个培养区。每个培养区均配置生物安全柜、倒置显微镜、CO2培养箱、4℃医用冰箱等。其中样本接收区、细胞制备区和细胞培养区均配备万级层流净化环境。

质量检测区主要用于干细胞确认检验及放行检验，面积应不低于300 m2，我院质量检测区分为PCR室、微生物室及功能检测室三部分。PCR室分为试剂制备区、标本制备区、样本扩增分析区三个部分。PCR三个区域的空调系统完全独立，其中试剂制备区和标本制备区为相对正压状态，样本扩增分析区为相对负压状态，每个区域和缓冲区之间均保持10 Pa的压差。标本制备区配备有B2型生物安全柜，需要考虑到安全柜运行时，要补充相应数量的新风。另外产物分析区配有排风橱，也需要补充一定数量的新风。PCR室应配备4℃医用冰箱、生物安全柜、离心机、荧光定量PCR仪等仪器。微生物室为检测干细胞的病原微生物，主要配备生物安全柜、全自动微生物培养检测仪等仪器。功能检测室需要配备流式细胞仪、酶标仪、细胞计数仪、医用冰箱、纯水仪、凝胶成像系统、电泳仪、离心机等。

细胞库面积应不低于60 m2，主要为干细胞的储存场所。具有液氮罐、程序降温仪、超低温冰箱、液氮塔等，配备实时环境、安全监控，如氧浓度检测系统、温湿度检测系统等。

2 干细胞信息系统的建设

干细胞临床研究实验室应设有信息化管理系统，制定严格的操作规定、安全保密规则，确保信息系统安全运行[13-16]。同时应建有信息备用系统，一旦电子数据库出现故障后，备用系统可以工作使实验室顺利运转。我院的信息系统包括干细胞制剂生产管理系统、干细胞制剂质量控制管理系统、干细胞临床研究备案项目管理系统。干细胞临床研究机构主任作为信息系统的最高管理者，日常具体运行由质量受权人负责。生产管理系统可以管理样本收集、处理、扩增、冻存、运输等，可以接收临床项目负责人从项目管理系统提交的细胞申请，向质量管理系统提交干细胞的确认检验及放行检验，接收质量授权人的放行命令，向临床项目负责人发送接收细胞邀约；质量管理系统可以管理包括细胞鉴别、存活率、纯度、无菌、支原体检测、内毒素检测、免疫学检测、培养基及其他添加成分残余量等，可以接收生产管理系统发出的检测申请，同时向质量受权人发生检测结果；备案项目管理系统包括项目申请、学术委员会评审、伦理委员会评审、受试者信息管理、电子病历管理、随访管理、不良反应事件管理等。三个信息关系子系统相互独立，又能实现数据间的相互交流。

3 成果

经过标准化的设计和施工，干细胞实验室建设顺利完工，图3为细胞制备室的现场图。干细胞实验室的标准化设计与建设，为我院的干细胞临床研究的发展奠定了良好的基础。2016年4月我院成为国家首批干细胞临床研究机构，2017年神经内科、骨科和消化内科申报三项国家干细胞临床研究备案项目。其中消化内科的一次性获得国家批准备案，现已完成一例病人入组；神经内科、骨科项目已按照修改意见完成备案标书的修改工作，有望下一次获得国家批准。2018年，原国家卫计委领导及全国干细胞专家到现场审核并顺利通过。

图3 细胞制备室现场图

4 展望

我院争取将消化内科的项目《脂肪间充质干细胞治疗中重度溃疡性结肠炎有效性及安全性的I/Ⅱ期随机对照临床研究》高水平高质量完成。在此之基础上，制定间充质干细胞治疗结肠炎的国家乃至国际标准，争取申报并获得国家干细胞重大专项的资助。我们同时积极拓展干细胞在其他病种的临床试验，争取为更多患者解除痛苦，使我院干细胞临床研究水平达到国家一流水平。