【安徽商报】中国科大为细胞造出新“防冻衣”-中国科大新闻网

细胞、血液、组织样本要想长期保存,都得先穿一件“防冻衣”。这件衣服的学名,叫冷冻保护剂。

把一袋红细胞放进深低温冰柜保存,不做任何处理,等它复温时,大多数细胞已经死了。水结成冰,冰晶像细小的刀片,把细胞膜扎得千疮百孔。冰晶还会越长越大,把细胞里的结构挤变形。

中国科大信息科学技术学院赵刚教授课题组,借助人工智能方法,为细胞找到了新“防冻衣”。11月9日,该成果在线发表于国际学术期刊《先进材料》(Advanced Materials)。

“款式”太少了

团队介绍,长期以来,低温生物医学领域细胞保存可选的冷冻保护剂屈指可数,保存红细胞主要用甘油,保存有核细胞多用二甲基亚砜(DMSO)。

这两样东西好用,但浓度一高就有毒性,细胞还没冻死,先被药毒死一批。用之前要一点点加进去,化开之后又要一点点洗出来,步骤繁琐,每一步都可能损伤细胞,保护效果也并非总让人满意。

寻找更安全、更高效的替代分子,是低温生物医学领域长期没解开的难题。

难在哪儿?难在“猜”。

分子结构和能不能防冻之间,没有一条现成的公式。过去只能靠大量试错,一个分子一个分子地试,试到哪个算哪个。现已知的7.5万余种化合物,逐一验证几乎是不可能完成的任务。

用算法筛选

赵刚教授课题组换了个思路,不用实验碰运气,先用算法把范围缩小。

他们用的工具,是这两年被频繁提及的AI“预训练模型”——大语言模型背后的那套技术。语言模型本来学的是人类语言的规律,哪些词常一起出现,什么样的句子读起来通顺。研究团队把它“迁移”到化学分子上,把分子结构写成一种序列式的表达,相当于给每个分子写一句话,再让模型去读。

读得多了,模型就摸出规律,什么样的结构特征,对应什么样的防冻效果。学完之后,模型给7.5万余种化合物逐一打分、排序。团队按排序分级筛选,最后只挑出十余个候选分子送进实验室实测。

细胞存活率高了

筛选后实验台上的结果,比预想的好。

在低甘油配方中加入筛选出的候选分子,红细胞冻融回收率超过91%。本来要靠高浓度甘油才能勉强保住的红细胞,现在用更少的甘油、配上一点新分子,就能救回九成以上。

在常规慢速冷冻体系中,加入这些分子,红细胞回收率从约95%提升到97%以上。在临床医学里,这两个百分点往往意味着一种稀有血型的样本能不能留住。

在人脐带来源间充质干细胞的冻存实验中,配合优化后的基础配方,复温存活率达到93.6%。间充质干细胞是细胞治疗的主力“原材料”,这个数字直接关系到细胞药物的成本和可及性。

一条能反复走的路

比筛选出分子更值钱的,是研发路径。

过去研发冷冻保护剂,是“筛-试-再筛-再试”的循环,靠人力和时间堆。中国科大团队的此次研究,形成了一条可重复的研发路径。

团队的判断是,这项研究有望减少细胞治疗、输血医学和组织样本库对传统高浓度保护剂的依赖,并为后续医学领域面向临床与转化场景的配方优化提供基础。

该研究的共同完成单位包括中国科大电子工程与信息科学系、附属第一医院输血科与血液内科、中国科大先研院—通灵仿生医学实验室(仿生医学安徽省联合共建学科重点实验室)以及生命资源保存与人工器官教育部工程研究中心。

来源：安徽商报（2026年11月13日 2版）

记者：郜征