干细胞批量生产技术获突破性进展

制药业 2021-11-15

在人工干细胞的帮助下，很快就有可能为以前无法治愈的疾病（如阿尔茨海默病）创建新的治疗方法。在 Fraunhofer 干细胞过程工程 SPT 项目中心，正在开发大规模生产这些所谓的诱导多能干细胞的过程。该过程涉及新材料，可确保工业电池生产符合高质量标准。

悬浮生物反应器中的可扩展干细胞处理技术 (a)。在单独的培养管中测试不同的条件 (b)。图片来源：Fraunhofer IBMT/Bernd Müller

正在生长的胚胎的细胞具有迷人的特性。它们能够转化为任何其他细胞类型——心肌细胞、神经细胞等等。专家称它们为多能干细胞。当人体完全发育时，细胞就会失去多能性。然而，最近，人为地将成人的体细胞恢复到胚胎状态成为可能。这些“诱导多能干细胞“（iPS）是生物技术人员的重要工具。这意味着可以从患有遗传疾病的成年人身上提取体细胞，重新编程为iPS细胞，然后分化为心肌或神经细胞，然后可以用于测试新药。因为iPS 细胞包含患者的基因组，更容易确定哪种治疗方法对该患者有效。
在这方面，iPS 细胞在个性化医疗方面具有巨大潜力。问题是，到目前为止，还无法生产iPS 细胞并进行大量高质量培养。缺乏符合法规要求的标准化生产线和工业制造流程。位于维尔茨堡的新弗劳恩霍夫干细胞工艺工程 SPT 项目中心，由 Fraunhofer Institute for Biomedical Engineering IBMT 和 Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC 联合运营，正在致力于此。
将材料专业知识与生物技术相结合
“在这个项目中，我们将我们的生物技术专业知识与材料科学专业知识相结合，”SPT 董事总经理、弗劳恩霍夫 IBMT 的 Julia Neubauer 说。
Fraunhofer ISC 正在分享其在材料和表面涂层开发方面的丰富经验，以帮助优化项目中心用于细胞培养的 Fraunhofer IBMT 生物技术。在世界各地，大多数科学家目前使用坚硬、光滑的表面进行细胞培养。在这种类型的表面上，可以生长细胞，例如实际收缩的人造心肌细胞。然而，它们确实与活体细胞的行为不同。
例如，它们对肾上腺素等激素几乎没有反应，这会使它们跳得更快。SPT 团队正在创造更现实的培养条件，以便 iPS 细胞能够发育成更自然的成熟细胞。代替坚硬的表面，柔软的例如，使用由水凝胶制成的表面涂层和由 3D 打印机制成的 3D“仿生结构”。表面还通过生化过程进行了修改，以便可以模拟特定于组织的环境。
SPT iPS 细胞培养的关键是使用生物反应器，其中细胞在营养液中自由漂浮或粘附在微载体上的同时生长。弗劳恩霍夫国际研究中心的 Julia Neubauer 和 SPT 副总经理 Marco Metzger 解释说，例如，在这些反应器中，细胞是在微小的水凝胶微球上培养的。它们还可以在小型 3D 聚合体中生长并相互交互。这些方法成功地模拟了自然组织的生长。自由漂浮 iPS 细胞培养的另一个优势是细胞获得最佳营养和氧气。在 2D 表面上的一组细胞中，底层的细胞通常营养较差。细胞环境也不提供自然条件。

用于研究的细胞生物库
在过去几年中，Fraunhofer IBMT 与制药公司合作建立了欧洲诱导多能干细胞银行 (EBISC)——一个独特的 iPS 细胞生物银行。该生物库提供了多种不同的 iPS 细胞系，例如来自帕金森病或早发性阿尔茨海默病患者。iPS 细胞可供学术界、公司和研究机构使用。
“在这些 iPS 细胞的帮助下，可以开发和测试一系列疾病的治疗方法，”Julia Neubauer 说：“因此，该银行对于目前无法治愈的疾病的未来治疗至关重要。”

来源：贤集网

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