重磅新品丨睿生生物成功推出全国首款全自动3D iPSC培养系统

近年来，3D细胞培养技术的兴起，使细胞在体外的生长环境更接近于生物体内的状态，可有效模拟细胞在人体内的微环境，进而可进行更加准确的高通量药物筛选、疾病研究。但3D细胞培养对悬浮流场和环境稳态有着更高的要求，同时3D细胞培养所需的建模成本较高。

因此，需要一款专门用于3D细胞培养的设备，使3D细胞培养低成本、更准确、更高效地服务科学研究与细胞生产！

作为国际上最早开展干细胞三维培养和规模化、自动化扩增的科研创新团队之一， 睿生生物 科研团队基于18年的干细胞与再生医学临床转化研究成果，倾力打造 DASEA ^® （“达曦 ”）生物智造平台，旨在实现细胞、外泌体等生物制品制备的数字化(Digitalized)、自动化(Automated)、规模化(Scalable)、封闭化(Enclosed)、活性化(Activated)“5化”目标。

针对人诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells，iPSC) 科学研究与应用需求不断增长、市场上并没有一款iPSC 3D培养专用设备的困境， 睿生生物科研团队经过不断攻关，成功推出全国首款DASEA ^® Regenbio全自动3D iPSC培养系统，为iPSC的规模化自动化制备铺平道路！

3D培养是指通过细胞聚集建立细胞球或将细胞嵌入支架上或支架内，构成三维的细胞-细胞或细胞-载体复合物，并在构建的三维立体空间结构进行生长、增殖与迁移。与传统的2D培养相比，3D培养能够更好地模拟细胞在体内的生长环境及其复杂过程，比如信号转导、空间结构变化、生理反应、生长动力学和可溶性介质的分泌等。

图1：2D和3D细胞培养的区别

在3D细胞培养模型中，细胞对内源性和外源性刺激（如温度、pH、营养吸收、转运和分化等）的应答更接近于它们在体内的状态，能够更加准确地模拟细胞在正常和病态下的生理生化状态。从而更好地再现或保留其在体内组织中的结构和功能，为科研、临床或药物筛选等提供更真实可靠的数据。

3D培养提供了更大的表面积和相对较高的细胞密度，同时基于仿生特性，这有助于增强细胞的生长和功能化能力，相比之下，2D培养的细胞生长被限制在单一平面上，与体内微环境具有明显的差异性，细胞不仅会在这种非生理环境中改变自己的行为，导致细胞许多关键功能丢失或者有效的信号传递错误，甚至是早衰。

间充质干细胞对于周围基质的支持非常重要。3D培养可以提供更多的细胞-基质界面，增加细胞与周围环境的相互作用。3D培养能更好地模拟细胞行为特征，在3D培养方式中其培养空间和机械条件促使细胞能够表现出异质生长，呈现不同的表型，表达不同的基因和蛋白质产物。

3D细胞培养系统建立了与体内组织或器官高度相似的一种模型，有助于更好地理解生理相关环境中的复杂生物学特性，比动物模型更为经济有效且具有重复性强、通量高等特征，因此在药物发现、毒理学和疾病建模等许多应用中均表现出巨大的潜力。

3D培养提高了细胞产量，节省耗材与人工成本，成为细胞规模化制备的可靠选择，适用于间充质干细胞、iPSC等多种干细胞、T细胞、CHO细胞等。

其中， iPSC 是指通过人工对体细胞进行重编程，逆分化培养出的一类具有多向分化和强大自我复制潜能的多能干细胞，是再生医学中非常有吸引力的种子细胞。

截至2023年12月，国际11条、国内10条iPSC在研产品管线已进入临床阶段，适应症涵盖了肿瘤、帕金森病、眼科疾病、糖尿病、骨/关节病等多种疾病，有望成为细胞治疗临床转化的主力军。目前已有多项研究报道对iPSC进行3D悬浮培养的应用，并取得不错的成果。

例如，Nature Protocol杂志上发表题为"Continuous human iPSC-macrophage mass production by suspension culture in stirred tank bioreactors"的iPSC来源的巨噬细胞大规模制备策略，使用搅拌式生物反应器进行3D悬浮规模化扩增iPSC，从而实现大规模制备iPSC来源的巨噬细胞的能力。

图2： 文献链接 https://www.nature.com/articles/s41596-021-00654-7

该策略关键特点是通过最大程度简化的细胞因子组合，诱导iPSC聚集物分化形成“髓系细胞形成复合体”的中间体。与其他利用iPSC分化细胞谱系的“分批分化方法”相比，“髓系细胞形成复合体”在悬浮培养中可以稳定维持，并不断产生功能性、高纯度的iPSC来源的巨噬细胞。

本文中基于3D悬浮培养在120ml的体系内，即可在数月时间持续实现每周收获一次（~1-4×107个iPSC来源的巨噬细胞）。应用生物反应器技术可以实时监测关键工艺参数，如生物量、pH值、溶解氧和营养水平，在动态的营养交互中实现细胞更高质量的扩增。同时，文章指出从iPSC扩增到第一次收获iPSC来源的巨噬细胞仅需28天。

图3：实验效果

3D悬浮扩增培养技术为生产具有高生物活性和高纯度iPSC来源的巨噬细胞提供了一个可规模化和连续生产的平台，与传统的个体分化方法相比，大大提高了整体细胞产量。如果使用生物反应器技术，这允许对许多工艺参数进行监测和控制，有利于工艺的进一步优化，并支持开发自动化和连续补换液策略等，以实现更大规模的工艺放大。

DASEA ^® Regenbio全自动3D iPSC培养系统是针对无生物支架材料支撑，剪切力敏感，流场稳定性要求高的聚团型悬浮细胞规模化培养工艺自主研发的一款数字化(Digitalized)、自动化 (Automated)、规模化(Scalable)、封闭化(Enclosed)、活性化(Activated）的生物反应器。自主研发人机交互生态系统，人机融合，简约高效。中大型PLC主控系统，精准控制，功能完备，支持用户定制化拓展。精准的参数控制和强大的数据管理让细胞培养无忧。

• 水轮车混合桨：基于CFD流体仿真设计，超低剪切，低损伤。

• 表里通气：同时支持表通和里通，满足不同工艺需求。

• 专用小泡：专用小泡增大气液接触面积，高效传质。

• 正反转运行：满足多种流体力学需求；调速与正反切换平滑柔和。

• 磁耦合电机：无机封结构、密封性好、安全性高。

• 可拓展罐盖：支持定制，满足不同客户需求。

• 简易校准：支持温度、pH和DO传感器校准，自动记录。

• 断电保护：自动恢复断电前数据继续工作。