题 记
在过去的十年里，细胞治疗和基因治疗研究领域取得了显著进展，为全世界展示了疾病治疗的美好前景，也给许多正在遭受疑难杂症困扰的患者提供了新的希望。细胞治疗产品的研发与评价也日益受到国内外制药企业及法规部门的高度关注，《细胞治疗产品研究与评价技术指导原则》的制定，旨在进一步规范细胞治疗产品的研发，提高其安全性、有效性和质量可控性水平，从而推动和促进我国细胞治疗领域的健康发展。对于细胞治疗产品生产过程中使用到的任何物料、生产工艺等均要遵从《药品生产质量管理规范》的基本规范和相关原则。其中涉及到细胞培养试剂的监管要求更是需要成分明确、无动物源，并有可追溯性文件等。本文主要给大家介绍Biolaminin产品在支持细胞大规模生产方面的应用，为制造符合临床标准的干细胞治疗产品提供良好的细胞外基质环境。
人源重组层粘连蛋白
支持细胞大规模生产的应用
1、基于Biolaminin 521的微载体系统用于人多能干细胞的生产
Biolaminin 521被证明是多能干细胞在微载体附着和生长的最佳细胞外基质底物。
图1 A）HES-3人多能干细胞在不同包被基质上培养7天的细胞密度比较（PLL=poly-L-lysine, LN=laminin-111）。B）利用Biolaminin 521微载体系统支持hES细胞的最佳生长，不需要额外的正电荷（PLL或Plastic Plus）来防止预聚集（PS=non-porous polystyrene MCs；Plastic=porous crosslinked polystyrene MCs）
2、Biolaminin 521包被微载体用于人多能性干细胞扩大生产临床性红细胞
从人多能性干细胞分化而来的通用性红细胞在输血医学中具有重要的应用价值。考虑到每个输血单位需要2万亿个红细胞，亟需开发有效的生物工艺来体外大规模生产红细胞。
图2 利用Biolaminin 521包被培养的iPSC在125 mL旋转瓶分化红细胞连续搅拌培养的过程示意图，以及相应聚集的细胞情况观察
其它相关应用可供参考文献：
[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作为一种良好的中空纤维包被基质，用于封闭系统中iPSC的大规模扩增
本研究建立了一个封闭的功能系统，为hiPSC的大规模扩增提供了必要的环境，同时可保持其干性。研究结果显示，在Biolaminin 521包被的中空纤维体系中，与Vitronectin（VN）相比可产生高质量的hiPSCs，且细胞相关参数与表征均与Matrigel包被培养的细胞进行比较，也显示良好的性能。综上，本文研究证明中空纤维系统可以用于高效、可重复的hiPSC大规模扩增，同时保留干细胞的表型与干性。临床批准的中空纤维系统与无动物源成分的Biolaminin细胞外基质的联合，提供了一种大规模扩增hiPSC的细胞培养系统，为下游的疾病治疗等生物工程研究提供高质量的细胞来源。
图3 中空纤维系统不同包被基质下iPSC细胞的生长情况
图4 不同基质包被下，iPSC三胚层分化的鉴定情况
图5 Biolaminin 521包被可显著提高iPSC的增殖能力
4、利用Biolaminin 521包被微载体将干细胞分化为巨核细胞，用于出血性疾病的血小板输注
迄今为止，悬浮培养的生物反应器设备，包括纯细胞聚集（Cell-only aggregates, cell-OA）、微载体培养（Microcarriers, MCs）、细胞封装等，在hPSC的扩增和分化为特定细胞类型等方面已经显示出良好的结果。
本研究中，在搅拌式旋转瓶生物反应器中使用基于微载体的iPSC分化为巨核细胞（megakaryocyte, MK），以供下游应用。如图6所示，在整个分化生产过程中，iPSC接种在Biolaminin 521包被的MCs上。在搅拌悬浮系统中分化了22天，产生了大量的MKs，可以很容易地从细胞上清中收获。MKs再经过后续的培养与成熟，可用于生产血小板（Platelet, PLT）或作为输血中PLT的替代品。
图6 搅拌式旋转生物反应器中分化生产MKs的工艺流程图
图7 在搅拌式旋转瓶中分化的MK表型和数量的表征（左图）；iPSC分化的Mks在搅拌式旋转瓶中分化后显示出形成proPLT的能力（右图）
参考文献
[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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