CERO 3D生物反應器在細胞治療領域新突破中的應用
近年來，德國的弗勞恩霍夫生物醫(yī)學工程研究所(IBMT)、丹麥的諾和諾德的Cell Therapy R&D等研究機構的Ina Meiser 1 , Monica Alstrup 2等人進行了iPSCs冷凍保存優(yōu)化的一項研究。
研究背景
隨著干細胞療法的不斷進步，對高質量、大量細胞的需求日益增長。傳統(tǒng)的細胞冷凍保存方法已無法滿足大規(guī)模應用的需求，急需一種能夠快速、高效地擴增和冷凍保存大量細胞的技術。
研究方向
本研究聚焦于人類誘導多能干細胞（hiPSCs）的大規(guī)模培養(yǎng)和冷凍保存技術，旨在通過CERO 3D生物反應器（以下簡稱CERO）實現細胞的高效擴增，并探索新型的冷凍保存方法，以提高細胞的存活率和保持其多能性。
儀器特點和優(yōu)勢
CERO以其獨特的設計和操作條件，提供了一個可擴展的懸浮培養(yǎng)環(huán)境，特別適合于大規(guī)模細胞培養(yǎng)。其特點包括
研究背景
隨著干細胞療法的不斷進步，對高質量、大量細胞的需求日益增長。傳統(tǒng)的細胞冷凍保存方法已無法滿足大規(guī)模應用的需求，急需一種能夠快速、高效地擴增和冷凍保存大量細胞的技術。
研究方向
本研究聚焦于人類誘導多能干細胞（hiPSCs）的大規(guī)模培養(yǎng)和冷凍保存技術，旨在通過CERO 3D生物反應器（以下簡稱CERO）實現細胞的高效擴增，并探索新型的冷凍保存方法，以提高細胞的存活率和保持其多能性。
儀器特點和優(yōu)勢
CERO以其獨特的設計和操作條件，提供了一個可擴展的懸浮培養(yǎng)環(huán)境，特別適合于大規(guī)模細胞培養(yǎng)。其特點包括
- 低剪切力和高效的氣體傳遞，有利于細胞生長
- 溫度和CO2濃度的精確控制，確保細胞培養(yǎng)環(huán)境的穩(wěn)定性
- 旋轉速度和方向的智能調整，促進細胞聚集體的均勻生長
研究方向
大規(guī)模細胞冷凍保存的可行性
圖1 細胞冷凍保存效果比較
使用50 mL冷凍袋進行大規(guī)模細胞冷凍保存，與傳統(tǒng)冷凍管相比，可以一次性冷凍多達十億個人類iPSCs細胞。
細胞復蘇后的活性和聚集率
圖2 不同細胞系在解凍后與未冷凍組的活性、聚集率的對比
冷凍保存的細胞在解凍后的活性略有下降，但與未冷凍的對照組相比，性能降低在3天內通過生物量產量得到了補償。冷凍保存的細胞在CERO 3D生物反應器中擴增時，其聚集率與未冷凍的細胞相比沒有顯著差異。
干細胞特性的維持
圖3 通過流式細胞術（FCM）和免疫細胞化學（ICC）分析維持多能性蛋白水平的研究
在解凍和擴增過程中，細胞的多能性得到了保持，這通過流式細胞術（FCM）、免疫細胞化學染色（ICC）和定量實時聚合酶鏈反應（qRT-PCR）得到了驗證。
干細胞標志物（如POU5F1、NANOG和SOX2）的表達在冷凍保存和擴增過程中保持穩(wěn)定。
神經分化潛力的評估
基因編輯的細胞系BIONi010-C-41在冷凍保存后仍能成功分化為成熟的神經元。
圖4 DOX誘導的iPSCs細胞的神經分化
冷凍保存的細胞在神經分化過程中表現出了與未冷凍細胞相似的基因和蛋白質表達模式，盡管在第4天時神經標志物的表達有所延遲，但在第9天時已得到補償。
細胞治療的潛在應用
研究證明了使用高細胞濃度和體積的冷凍保存袋進行冷凍保存，是一種避免預培養(yǎng)并實現批量細胞數量的時間和成本效益高的合適技術。
該技術為未來基于hiPSC的細胞治療提供了一種新的策略，有助于推動研究和治療領域的發(fā)展。
CERO的創(chuàng)新技術為細胞治療領域帶來了新的可能性。未來，我們期待這種技術能夠進一步優(yōu)化，以適應不同類型細胞的培養(yǎng)需求，并在臨床應用中實現更廣泛的應用。
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