臨床標(biāo)準(zhǔn)Biolaminin基底膜蛋白在助力細(xì)胞大規(guī)模生產(chǎn)的應(yīng)用

題記 

在過(guò)去的十年里，細(xì)胞治療和基因治療研究領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展，為全世界展示了疾病治療的美好前景，也給許多正在遭受疑難雜癥困擾的患者提供了新的希望。細(xì)胞治療產(chǎn)品的研發(fā)與評(píng)價(jià)也日益受到國(guó)內(nèi)外制藥企業(yè)及法規(guī)部門的高度關(guān)注，《細(xì)胞治療產(chǎn)品研究與評(píng)價(jià)技術(shù)指導(dǎo)原則》的制定，旨在進(jìn)一步規(guī)范細(xì)胞治療產(chǎn)品的研發(fā)，提高其安全性、有效性和質(zhì)量可控性水平，從而推動(dòng)和促進(jìn)我國(guó)細(xì)胞治療領(lǐng)域的健康發(fā)展。對(duì)于細(xì)胞治療產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中使用到的任何物料、生產(chǎn)工藝等均要遵從《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》的基本規(guī)范和相關(guān)原則。其中涉及到細(xì)胞培養(yǎng)試劑的監(jiān)管要求更是需要成分明確、無(wú)動(dòng)物源，并有可追溯性文件等。本文主要給大家介紹Biolaminin產(chǎn)品在支持細(xì)胞大規(guī)模生產(chǎn)方面的應(yīng)用，為制造符合臨床標(biāo)準(zhǔn)的干細(xì)胞治療產(chǎn)品提供良好的細(xì)胞外基質(zhì)環(huán)境。

 人源重組層粘連蛋白 支持細(xì)胞大規(guī)模生產(chǎn)的應(yīng)用 

1、基于Biolaminin 521的微載體系統(tǒng)用于人多能干細(xì)胞的生產(chǎn)

Biolaminin 521被證明是多能干細(xì)胞在微載體附著和生長(zhǎng)的最佳細(xì)胞外基質(zhì)底物。 圖1 A）HES-3人多能干細(xì)胞在不同包被基質(zhì)上培養(yǎng)7天的細(xì)胞密度比較（PLL=poly-L-lysine, LN=laminin-111）。B）利用Biolaminin 521微載體系統(tǒng)支持hES細(xì)胞的最佳生長(zhǎng)，不需要額外的正電荷（PLL或Plastic Plus）來(lái)防止預(yù)聚集（PS=non-porous polystyrene MCs；Plastic=porous crosslinked polystyrene MCs）

2、Biolaminin 521包被微載體用于人多能性干細(xì)胞擴(kuò)大生產(chǎn)臨床性紅細(xì)胞

從人多能性干細(xì)胞分化而來(lái)的通用性紅細(xì)胞在輸血醫(yī)學(xué)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值�？紤]到每個(gè)輸血單位需要2萬(wàn)億個(gè)紅細(xì)胞，亟需開(kāi)發(fā)有效的生物工藝來(lái)體外大規(guī)模生產(chǎn)紅細(xì)胞。 圖2 利用Biolaminin 521包被培養(yǎng)的iPSC在125 mL旋轉(zhuǎn)瓶分化紅細(xì)胞連續(xù)攪拌培養(yǎng)的過(guò)程示意圖，以及相應(yīng)聚集的細(xì)胞情況觀察

其它相關(guān)應(yīng)用可供參考文獻(xiàn)：
[1] Sivalingam J, Lam AT, Chen HY, et al. Superior Red Blood Cell Generation from Human Pluripotent Stem Cells Through a Novel Microcarrier-Based Embryoid Body Platform. Tissue Eng Part C Methods. 2016 Aug; 22(8): 765-80.
[2] Yu S, Vassilev S, Lim ZR, et al. Selection of O-negative induced pluripotent stem cell clones for high-density red blood cell production in a scalable perfusion bioreactor system. Cell Prolif. 2022 Aug; 55(8): e13218.

3、Biolaminin 521作為一種良好的中空纖維包被基質(zhì)，用于封閉系統(tǒng)中iPSC的大規(guī)模擴(kuò)增

本研究建立了一個(gè)封閉的功能系統(tǒng)，為hiPSC的大規(guī)模擴(kuò)增提供了必要的環(huán)境，同時(shí)可保持其干性。研究結(jié)果顯示，在Biolaminin 521包被的中空纖維體系中，與Vitronectin（VN）相比可產(chǎn)生高質(zhì)量的hiPSCs，且細(xì)胞相關(guān)參數(shù)與表征均與Matrigel包被培養(yǎng)的細(xì)胞進(jìn)行比較，也顯示良好的性能。綜上，本文研究證明中空纖維系統(tǒng)可以用于高效、可重復(fù)的hiPSC大規(guī)模擴(kuò)增，同時(shí)保留干細(xì)胞的表型與干性。臨床批準(zhǔn)的中空纖維系統(tǒng)與無(wú)動(dòng)物源成分的Biolaminin細(xì)胞外基質(zhì)的聯(lián)合，提供了一種大規(guī)模擴(kuò)增hiPSC的細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)，為下游的疾病治療等生物工程研究提供高質(zhì)量的細(xì)胞來(lái)源。
4、利用Biolaminin 521包被微載體將干細(xì)胞分化為巨核細(xì)胞，用于出血性疾病的血小板輸注

迄今為止，懸浮培養(yǎng)的生物反應(yīng)器設(shè)備，包括純細(xì)胞聚集（Cell-only aggregates, cell-OA）、微載體培養(yǎng)（Microcarriers, MCs）、細(xì)胞封裝等，在hPSC的擴(kuò)增和分化為特定細(xì)胞類型等方面已經(jīng)顯示出良好的結(jié)果。

本研究中，在攪拌式旋轉(zhuǎn)瓶生物反應(yīng)器中使用基于微載體的iPSC分化為巨核細(xì)胞（megakaryocyte, MK），以供下游應(yīng)用。如圖6所示，在整個(gè)分化生產(chǎn)過(guò)程中，iPSC接種在Biolaminin 521包被的MCs上。在攪拌懸浮系統(tǒng)中分化了22天，產(chǎn)生了大量的MKs，可以很容易地從細(xì)胞上清中收獲。MKs再經(jīng)過(guò)后續(xù)的培養(yǎng)與成熟，可用于生產(chǎn)血小板（Platelet, PLT）或作為輸血中PLT的替代品。 圖7 在攪拌式旋轉(zhuǎn)瓶中分化的MK表型和數(shù)量的表征（左圖）；iPSC分化的Mks在攪拌式旋轉(zhuǎn)瓶中分化后顯示出形成proPLT的能力（右圖）

產(chǎn)品推薦

Biolaminin^® 521是天然干細(xì)胞微環(huán)境的關(guān)鍵基底膜蛋白，由胚胎的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)中的hPSC表達(dá)和分泌。層粘連蛋白與細(xì)胞表面受體結(jié)合，激活細(xì)胞信號(hào)通路，從而產(chǎn)生更多功能性細(xì)胞。

CT521是市場(chǎng)上唯一全長(zhǎng)的細(xì)胞治療級(jí)人源重組Biolaminin^® 521基質(zhì)蛋白，為人類多能干細(xì)胞（hPSC）、間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）和大多數(shù)錨定依賴性祖細(xì)胞類型的無(wú)滋養(yǎng)層培養(yǎng)提供了最佳環(huán)境。Biolaminin^® 521基質(zhì)，可以在整個(gè)“從概念到治療”的細(xì)胞治療開(kāi)發(fā)過(guò)程中為科學(xué)家們提供支持。

參考文獻(xiàn)

[1] Sivalingam J, SuE Y, Lim ZR, et al. A Scalable Suspension Platform for Generating High-Density Cultures of Universal Red Blood Cells from Human Induced Pluripotent Stem Cells. Stem Cell Reports. 2021 Jan 12; 16(1): 182-197.

[2] Paccola Mesquita FC, Hochman-Mendez C, Morrissey J, et al. Laminin as a Potent Substrate for Large-Scale Expansion of Human Induced Pluripotent Stem Cells in a Closed Cell Expansion System. Stem Cells Int. 2019 Jan 22; 2019: 9704945.

[3] Eicke D, Baigger A, Schulze K, et al. Large-scale production of megakaryocytes in microcarrier-supported stirred suspension bioreactors. Sci Rep. 2018 Jul 5; 8(1): 10146.

 

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