透過體外製造培養紅血球（cultured red blood cells, cRBCs）作為細胞治療平台，近年來備受醫學界關注，然而臨床轉譯過程仍面臨兩大技術瓶頸。首先，細胞擴增階段高度依賴昂貴的重組細胞激素，包括紅血球生成素（Erythropoietin, EPO）與幹細胞因子（Stem Cell Factor, SCF）；其次，在終末紅血球分化過程中，細胞常因凋亡（apoptosis）導致大量損耗。為了克服上述挑戰，研究團隊透過慢病毒轉導（lentiviral transduction）技術，成功開發出一種過度表現 BCL-XL 蛋白的人類紅血球前驅細胞株（HuBoEP），並針對其細胞動力學、存活率及脫核效率進行系統性評估，為人工血液的量產奠定基礎。
研究團隊以親代人類紅血球前驅細胞株（Human erythroid progenitor cell, HuEPC）為基礎，透過基因工程手段導入 BCL-XL 基因。實驗結果顯示，BCL-XL 的過度表現並未改變紅血球表面標記的基礎表現量，證實該細胞株在基因改造後，仍能完整保留前驅細胞的表型特徵。這項發現對於確保細胞治療的穩定性至關重要，顯示基因工程介入並未干擾細胞原有的分化潛能，為後續的擴增與分化實驗提供了穩定的生物學基礎。
在細胞激素減量條件下，HuBoEP 細胞展現出優於親代 HuEPC 的生長優勢。研究人員使用僅含標準濃度 3.3% EPO 與 40% SCF 的減量細胞激素擴增培養基（Reduced Cytokine Expansion Medium, RCEM）進行測試，結果顯示 HuBoEP 細胞的擴增倍率約為親代細胞的 1.6 倍。此數據證實，透過強化細胞內部的存活機制，即便在大幅降低昂貴生長因子濃度的情況下，仍能有效維持細胞數量與活性，這對於降低未來臨床級細胞產品的生產成本具有顯著的經濟效益。
提升終末分化階段的細胞存活率
在進入三階段分化流程後，HuBoEP 細胞的表現更為突出。根據實驗數據，在分化第 14 天時，HuBoEP 細胞的存活率較親代 HuEPC 細胞高出約 3.39 倍。這項顯著的提升歸功於 BCL-XL 作為細胞內存活放大器的功能，有效抑制了分化過程中常見的細胞凋亡現象。透過流式細胞儀（flow-cytometry）分析，研究人員進一步觀察到 HuBoEP 細胞的脫核比例較親代細胞高出約 2.55 倍，顯示該技術不僅能保住細胞數量，更能提升分化成熟的品質。
綜合考量細胞總數與脫核比例後，HuBoEP 培養系統產出的相對總脫核細胞數，較傳統 HuEPC 培養高出約 7.19 倍。這一數據指標顯示，BCL-XL 的過度表現能有效緩解分化瓶頸所造成的細胞損耗，大幅提升生產效率。研究團隊強調，BCL-XL 並非取代細胞激素的訊號傳遞功能，而是透過強化細胞內部的存活機制，扮演關鍵的保護角色，確保細胞在分化過程中能順利跨越凋亡門檻，達到更高效的紅血球產出。
確保紅血球的生理功能與成熟度
為了驗證經基因改造後的紅血球是否具備正常生理功能，研究團隊進行了多組學與功能性表徵分析，包括即時定量聚合酶連鎖反應（RT-qPCR）、表面免疫表型分析、吉姆薩染色（Giemsa staining）以及血紅素-氧氣解離分析（hemoglobin-oxygen dissociation assays）。各項測試結果均證實，BCL-XL 的過度表現並未破壞紅血球內在的分化程式，細胞在生理譜系成熟度與功能完整性上，均與正常紅血球無異，確保了產出細胞的臨床應用價值。
這項研究成果確立了一種高度可轉譯的平台技術，為低成本、可擴大規模的 cRBCs 製造提供了新路徑。透過細胞工程手段解決生產過程中的細胞損耗問題，不僅突破了現有技術的侷限，也為未來臨床級人工血液的開發邁出關鍵的一步。隨著該技術在實驗室階段的成功驗證，未來若能進一步優化製程，將有望解決醫療用血短缺的難題，為輸血醫學與相關血液疾病的治療帶來深遠的影響。
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原始資料來源: GO-AI-6號機
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