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3D干细胞大规模扩增工艺

本文介绍的是基于3D微组织工程的干细胞定制化、自动化、规模化、智能化的制备工艺。

 






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国际获准上市的干细胞产品

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目前,国际上已有十余款干细胞治疗产品获准上市,而国内仍未有获批产品。自从2018年我国干细胞制品按照药品监督管理规范以来,已有多款干细胞药品获药监局受理,其中3款干细胞药品获得IND批准进入临床试验。与此同时, 51项干细胞临床研究项目获得了国家卫健委备案,允许开展临床研究。这些数据意味着我国将进入干细胞新药研发与转化的快速发展阶段。




(图片来源:干细胞者说公众号) 

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独树一帜的3D干细胞微组织规模化制备工艺

然而,目前无论是国外上市干细胞产品还是国内临床试验或研究的干细胞产品,生产工艺大多依赖传统二维人工化培养。其存在人工成本高、生产空间需求大、细胞产品批次生产数量有限、批次间质量不稳定等问题,严重制约着干细胞新药产业的发展。

清华大学杜亚楠教授研发团队利用3D微组织工程技术,经过长达8年的研发转化,为干细胞药物临床应用提供一整套干细胞制品定制化、自动化、规模化、智能化的生产制备工艺 —— 3D FloTrix®干细胞扩增工艺。该工艺包括了多项自主知识产权的核心专利产品及技术,如:定制化3D干细胞扩增培养的微载片®、配套自动化工艺的培养试剂盒、定制化3D干细胞智能化大规模生物反应器、3D干细胞自动化扩增培养工艺等。

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其中,3D TableTrix®微载片是专为干细胞制备定制的新型细胞扩增载体材料,属于国内外首创产品并已完成国际专利的申请。该技术产品采用创新微载体片剂设计,每片微载片重量明确、独立灭菌、即开即用,免去称量、灭菌等传统微载体所需的繁琐操作,颠覆基于传统微载体的细胞培养。微载片™遇水即散成数万弹性三维多孔微载体颗粒,分散后的弹性微载体的3D结构及物理性质保持不变。微载体的孔隙率>90%,粒径大小可控于50-500μm区间,均一度≤100μm,且生化、物理性质可定制[1],实现精确可控的3D仿生培养[2-4]。其原材料选用药用级别,符合临床应用标准。3D TableTrix®微载片配合3DFloTrix®Digest裂解液等试剂可通过裂解微载体进而实现温和、无损回收细胞,无任何有害物质残留。

3D TableTrix®微载片遇水即散成数万三维多孔微载体


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弹性三维微载体不仅如此,3DFloTrix®干细胞扩增工艺是专为大规模干细胞生产制备所设计,可为干细胞药物开发提供一整套高效、符合药品管理标准的干细胞制备方案。

一步法快速接种:干细胞微载片®与细胞悬液可直接投放入智能化生物反应器中,微载片®遇水分散成数万微载体颗粒,通过智能化生物反应器实现微载体与悬浮细胞的一步法快速接种,满足干细胞生产过程中快速精准接种的需求。

连续培养,无需消化细胞:基于自主研发的连续扩增专利技术,在干细胞培养过程中,通过智能化生物反应器不断添加新的微载片®和培养液,使原有微载体上的种子干细胞贴附于新添空白微载体上继续增殖,避免了传统消化传代的复杂操作及对细胞的损伤,实现了干细胞连续封闭式的三维连续高密度扩增工艺。

通过添加新的微载片,无需传代消化即可在10天内实现脂肪MSC持续扩增达千倍

高效增殖:利用自主研发的3D干细胞制备闭环式工艺进行干细胞新药规模化生产,可实现不同组织来源的(脂肪、脐带、牙髓或骨髓)MSC在低密度种植的基础上,2周内成百上千倍的扩增数量,同时保证干细胞质量的稳定。

不同来源的MSC可高效生产制备,同时稳定保持MSC特性(流式分析表面标志物达到合格标准)

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温和收获细胞:微载片®连续扩增所获得的3D干细胞微组织(即含有细胞的微载体),可通过定制化的温和微载体裂解液,降解材料的同时,实现全部干细胞的温和收获,避免了消化液对干细胞的损伤。通过常规简单的清洗工艺,无任何有害物质残留,符合干细胞药品的生产制备标准与要求。


通过定制化的温和微载体裂解液可将微载体完全降解,实现全部干细胞的无损收获

原位冷冻保存:连续扩增后的3D干细胞微组织亦可实现原位冷冻保存,便于储存、运输和临床应用。微组织冻存与复苏后仍保持干细胞活性、功能及3D结构。复苏后的微组织既可以作为下一批干细胞制备工艺的种子继续连续扩增,同时也可以作为新型的3D干细胞微组织创新药物进行原位注射再生治疗。

3D干细胞微组织原位冷冻保存及复苏仍保持3D微组织结构及细胞活性

结合上述产品和工艺, 3D微组织工程技术有望实现干细胞的闭环式3D制备。相较于传统人工2D培养干细胞,基于3D微载片的高效干细胞扩增工艺在保证细胞数量和质量的同时,为干细胞新药生产节省人力、生产空间及时间。

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首发于:干细胞者说

作者:清华大学杜亚楠教授