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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)批量細胞數(shù)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(xiàn)更廣泛的應用。
