撰文：杜亞楠、劉偉、鄢曉君（清華大學(xué)丨華龕生物）

來源：干細(xì)胞者說

以組織工程和細(xì)胞治療為代表的再生醫(yī)學(xué)是最具發(fā)展?jié)摿Φ纳锂a(chǎn)業(yè)，有望成為醫(yī)療健康領(lǐng)域繼藥物和器械治療之后的支柱產(chǎn)業(yè)。干細(xì)胞作為細(xì)胞治療的主角，在器官修復(fù)和組織再生中發(fā)揮著重要作用，具有廣闊的應(yīng)用前景。

干細(xì)胞微環(huán)境是干細(xì)胞賴以生存的基礎(chǔ)，對(duì)調(diào)控干細(xì)胞命運(yùn)具有重要的作用。3D微組織工程技術(shù)具有廣闊的臨床應(yīng)用前景，為更進(jìn)一步了解這項(xiàng)技術(shù)、以及其發(fā)展現(xiàn)狀及未來前景，我們邀請(qǐng)到了清華大學(xué)知名專家、同時(shí)也是相關(guān)課題領(lǐng)頭人——杜亞楠教授為我們進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。上期首先介紹的是3D微組織工程技術(shù)相關(guān)的背景和基礎(chǔ)知識(shí)（點(diǎn)擊回顧）。

本期介紹的是基于3D微組織工程的干細(xì)胞定制化、自動(dòng)化、規(guī)?；⒅悄芑闹苽涔に?。

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國際獲準(zhǔn)上市的干細(xì)胞產(chǎn)品

目前，國際上已有十余款干細(xì)胞治療產(chǎn)品獲準(zhǔn)上市，而國內(nèi)仍未有獲批產(chǎn)品。自從2018年我國干細(xì)胞制品按照藥品監(jiān)督管理規(guī)范以來，已有多款干細(xì)胞藥品獲藥監(jiān)局受理，其中3款干細(xì)胞藥品獲得IND批準(zhǔn)進(jìn)入臨床試驗(yàn)。與此同時(shí)， 51項(xiàng)干細(xì)胞臨床研究項(xiàng)目獲得了國家衛(wèi)健委備案，允許開展臨床研究。這些數(shù)據(jù)意味著我國將進(jìn)入干細(xì)胞新藥研發(fā)與轉(zhuǎn)化的快速發(fā)展階段。

國內(nèi)進(jìn)展可回顧：國內(nèi)干細(xì)胞臨床研究和新藥臨床試驗(yàn)匯總

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獨(dú)樹一幟的3D干細(xì)胞微組織規(guī)模化制備工藝

然而，目前無論是國外上市干細(xì)胞產(chǎn)品還是國內(nèi)臨床試驗(yàn)或研究的干細(xì)胞產(chǎn)品，生產(chǎn)工藝大多依賴傳統(tǒng)二維人工化培養(yǎng)。其存在人工成本高、生產(chǎn)空間需求大、細(xì)胞產(chǎn)品批次生產(chǎn)數(shù)量有限、批次間質(zhì)量不穩(wěn)定等問題，嚴(yán)重制約著干細(xì)胞新藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

彈性三維微載體

不僅如此，3DFloTrix?干細(xì)胞擴(kuò)增工藝是專為大規(guī)模干細(xì)胞生產(chǎn)制備所設(shè)計(jì)，可為干細(xì)胞藥物開發(fā)提供一整套高效、符合藥品管理標(biāo)準(zhǔn)的干細(xì)胞制備方案。

一步法快速接種：干細(xì)胞微載片TM與細(xì)胞懸液可直接投放入智能化生物反應(yīng)器中，微載片TM遇水分散成數(shù)萬微載體顆粒，通過智能化生物反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)微載體與懸浮細(xì)胞的一步法快速接種，滿足干細(xì)胞生產(chǎn)過程中快速精準(zhǔn)接種的需求。

連續(xù)培養(yǎng)，無需消化細(xì)胞：基于自主研發(fā)的連續(xù)擴(kuò)增專利技術(shù)，在干細(xì)胞培養(yǎng)過程中，通過智能化生物反應(yīng)器不斷添加新的微載片TM和培養(yǎng)液，使原有微載體上的“種子”干細(xì)胞貼附于新添空白微載體上繼續(xù)增殖，避免了傳統(tǒng)消化傳代的復(fù)雜操作及對(duì)細(xì)胞的損傷，實(shí)現(xiàn)了干細(xì)胞連續(xù)封閉式的三維連續(xù)高密度擴(kuò)增工藝。

高效增殖：利用自主研發(fā)的3D干細(xì)胞制備閉環(huán)式工藝進(jìn)行干細(xì)胞新藥規(guī)模化生產(chǎn)，可實(shí)現(xiàn)不同組織來源的（脂肪、臍帶、牙髓或骨髓）MSC在低密度種植的基礎(chǔ)上，2周內(nèi)成百上千倍的擴(kuò)增數(shù)量，同時(shí)保證干細(xì)胞質(zhì)量的穩(wěn)定。

不同來源的MSC可高效生產(chǎn)制備，同時(shí)穩(wěn)定保持MSC特性（流式分析表面標(biāo)志物達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)）

溫和收獲細(xì)胞：微載片?連續(xù)擴(kuò)增所獲得的3D干細(xì)胞微組織（即含有細(xì)胞的微載體），可通過定制化的“溫和”微載體裂解液，降解材料的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)全部干細(xì)胞的溫和收獲，避免了消化液對(duì)干細(xì)胞的損傷。通過常規(guī)簡(jiǎn)單的清洗工藝，無任何有害物質(zhì)殘留，符合干細(xì)胞藥品的生產(chǎn)制備標(biāo)準(zhǔn)與要求。

通過定制化的“溫和”微載體裂解液可將微載體完全降解，實(shí)現(xiàn)全部干細(xì)胞的無損收獲

原位冷凍保存：連續(xù)擴(kuò)增后的3D干細(xì)胞微組織亦可實(shí)現(xiàn)原位冷凍保存，便于儲(chǔ)存、運(yùn)輸和臨床應(yīng)用。微組織凍存與復(fù)蘇后仍保持干細(xì)胞活性、功能及3D結(jié)構(gòu)。復(fù)蘇后的微組織既可以作為下一批干細(xì)胞制備工藝的“種子”繼續(xù)連續(xù)擴(kuò)增，同時(shí)也可以作為新型的3D干細(xì)胞微組織創(chuàng)新藥物進(jìn)行原位注射再生治療。

結(jié)合上述產(chǎn)品和工藝， 3D微組織工程技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)干細(xì)胞的閉環(huán)式3D制備。相較于傳統(tǒng)人工2D培養(yǎng)干細(xì)胞，基于3D微載片?的高效干細(xì)胞擴(kuò)增工藝在保證細(xì)胞數(shù)量和質(zhì)量的同時(shí)，為干細(xì)胞新藥生產(chǎn)節(jié)省人力、生產(chǎn)空間及時(shí)間。

基于3D微組織工程技術(shù)的干細(xì)胞閉環(huán)式制備工藝

基于微載片?的3D FloTrix?干細(xì)胞擴(kuò)增工藝的優(yōu)勢(shì)

參考文獻(xiàn)：

1.Nature Communication DOI:10.1038/s41467-019-11397-1

2.Lab on a Chip（2014）14：2614-2625

3.Acta Biomaterialia（2014）10：1864–1875

4.Stem Cell Research & Therapy (2017) 8: 6

—  未完待續(xù)  — 

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