清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院杜亞楠課題組在Tissue Engineering以封面文章報(bào)道一種新型多孔可降解微載體片劑實(shí)現(xiàn)人源間充質(zhì)干細(xì)胞的大規(guī)模擴(kuò)增
清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院杜亞楠教授研究組近期在組織工程領(lǐng)域權(quán)威期刊《組織工程》‘Tissue Engineering Part C: Methods.以封面文章的形式在線發(fā)表了“可分散式可降解3D多孔微載體片劑用于人源間充質(zhì)干細(xì)胞的大規(guī)模擴(kuò)增”的研究長文（Dispersible and Dissolvable Porous Microcarrier Tablets Enable Efficient Large-Scale Human Mesenchymal Stem Cell Expansion）。該研究中采用的3D TableTrix™微載片是一種新型多孔可降解的微載體片劑，配合全自動化生物反應(yīng)器，為工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)人源間充質(zhì)干細(xì)胞（hMSCs）提供了可行的解決方案。
人源間充質(zhì)干細(xì)胞(hMSCs)在組織工程和再生醫(yī)學(xué)中具有巨大的應(yīng)用價(jià)值，是目前臨床應(yīng)用中最受青睞的成體干細(xì)胞之一。然而，hMSCs療法的臨床應(yīng)用仍存在挑戰(zhàn)，其中關(guān)鍵的瓶頸問題是間充質(zhì)干細(xì)胞的高質(zhì)量和規(guī)?；a(chǎn)。據(jù)估計(jì)，臨床細(xì)胞治療每批次需要1010-1012個細(xì)胞才能夠滿足治療需求，而傳統(tǒng)的2D平面培養(yǎng)方式難以支持。同時由于hMSCs為貼壁細(xì)胞，現(xiàn)有生物反應(yīng)器僅支持規(guī)模化培養(yǎng)懸浮細(xì)胞，用于生物制劑如蛋白類藥物和疫苗生產(chǎn)。因此，研發(fā)適于hMSCs規(guī)?；瘮U(kuò)增的體外培養(yǎng)載體成為行業(yè)發(fā)展的迫切需求。杜亞楠課題組長期致力于體外3D細(xì)胞培養(yǎng)微載體的開發(fā)和應(yīng)用。本論文主要介紹了課題組自主研發(fā)的微組織工程技術(shù)，（已在北京華龕生物科技有限公司進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)化和產(chǎn)品化：3D TableTrix™微載片）用于干細(xì)胞體外大規(guī)模擴(kuò)增的應(yīng)用。該微載片采用獨(dú)特片狀設(shè)計(jì)，每片微載片厚度和直徑僅為1.58±0.01mm和7.98±0.06mm，即開即用，遇水即可分散成數(shù)萬多孔微載體顆粒，顆粒直徑分布在200μm左右(圖1)。3D TableTrix™微載片使用前無需進(jìn)行復(fù)雜的準(zhǔn)備過程，極大的簡化了細(xì)胞培養(yǎng)的操作流程，便于高質(zhì)量大規(guī)模hMSCs細(xì)胞擴(kuò)增培養(yǎng)。
圖1.3D TableTrix™微載體顆粒
研究團(tuán)隊(duì)首先驗(yàn)證了采用3D TableTrix™微載片，在華龕生物自主研發(fā)的小型生物反應(yīng)器（125mL培養(yǎng)瓶）中動態(tài)培養(yǎng)條件下hMSCs的生長情況。將AD-MSCs細(xì)胞接種到微載體上24h可實(shí)現(xiàn)高達(dá)98%的細(xì)胞貼附率，將2×106細(xì)胞接種到10片3D TableTrix™微載片上，培養(yǎng)4天，最終收獲5.82±0.45×107細(xì)胞。隨后在1L自動化生物反應(yīng)器中放大培養(yǎng)，將2×107的微組織（含有細(xì)胞的微載體）接種到50片微載片上，通過3D原位球轉(zhuǎn)球技術(shù)繼續(xù)培養(yǎng)7天，最終hMSCs細(xì)胞收獲量達(dá)到1.05±0.11×109，細(xì)胞擴(kuò)增倍數(shù)超過500倍（圖2），實(shí)現(xiàn)了從實(shí)驗(yàn)室小規(guī)模轉(zhuǎn)瓶到1L生物反應(yīng)器體系的工藝放大。
圖2.3D TableTrix™微載片及hMSCs規(guī)?；瘮U(kuò)增
3D TableTrix™微載片, 遇培養(yǎng)基后自動分散為萬千微載體 (A), hMSCs在生物反應(yīng)器中規(guī)?；呋钚耘囵B(yǎng)（B）,細(xì)胞連續(xù)擴(kuò)增曲線及細(xì)胞活性（C）,連續(xù)培養(yǎng)11天細(xì)胞擴(kuò)增倍數(shù)（D）
使用3D TableTrix™微載片完成細(xì)胞擴(kuò)增后，可通過特制裂解液裂解微載片收獲純細(xì)胞懸液，細(xì)胞回收率為98.6%±0.1%，細(xì)胞活性在90%以上。更重要的是3D TableTrix™微載片收獲的細(xì)胞仍保留其免疫表型特征和三向分化潛能，且基因組穩(wěn)定，無明顯衰老表型（圖3）。
圖3.細(xì)胞收獲及質(zhì)量評估
微載體降解過程中細(xì)胞熒光及明場狀態(tài)（A）,載體完全降解后細(xì)胞回收率和活性（B）, 經(jīng)3D TableTrix™微載片培養(yǎng)裂解收獲后AD-MSCs表面標(biāo)記物流式分析（C）,三項(xiàng)分化潛能（D）,核型分析（E）和衰老表型（F）,其中圖Ⅳ為陽性對照
本研究顯示了3D TableTrix™微載片在3D干細(xì)胞大規(guī)模擴(kuò)增制備中的應(yīng)用潛能，結(jié)合華龕生物自主研發(fā)的3D FloTrix™ 自動化生物反應(yīng)器，有望為干細(xì)胞技術(shù)的臨床轉(zhuǎn)化以及產(chǎn)業(yè)化提供新思路新方法。
本工作由清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)和北京華龕生物有限公司合作完成。 清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院杜亞楠教授為本論文通訊作者，北京華龕生物科技有限公司技術(shù)總監(jiān)鄢曉君博士和研發(fā)工程師張昆為本文的共同第一作者。清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院博士生呂丞、北京華龕生物科技有限公司總經(jīng)理劉偉博士、徐環(huán)葉、鄧東凱和楊艷萍參與了此項(xiàng)工作。
論文鏈接：https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/ten.tec.2020.0039
版權(quán)與免責(zé)聲明：本網(wǎng)頁的內(nèi)容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其真實(shí)性，也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如涉及侵權(quán)，請聯(lián)系我們及時修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com