臨床標準Biolaminin基底膜蛋白在助力細胞大規模生產的應用
題記
在過去的十年里，細胞治療和基因治療研究領域取得了顯著進展，為全世界展示了疾病治療的美好前景，也給許多正在遭受疑難雜癥困擾的患者提供了新的希望。細胞治療產品的研發與評價也日益受到國內外制藥企業及法規部門的高度關注，《細胞治療產品研究與評價技術指導原則》的制定，旨在進一步規范細胞治療產品的研發，提高其安全性、有效性和質量可控性水平，從而推動和促進我國細胞治療領域的健康發展。對于細胞治療產品生產過程中使用到的任何物料、生產工藝等均要遵從《藥品生產質量管理規范》的基本規范和相關原則。其中涉及到細胞培養試劑的監管要求更是需要成分明確、無動物源，并有可追溯性文件等。本文主要給大家介紹Biolaminin產品在支持細胞大規模生產方面的應用，為制造符合臨床標準的干細胞治療產品提供良好的細胞外基質環境。
人源重組層粘連蛋白
支持細胞大規模生產的應用
1、基于Biolaminin 521的微載體系統用于人多能干細胞的生產
Biolaminin 521被證明是多能干細胞在微載體附著和生長的最佳細胞外基質底物。
圖1 A）HES-3人多能干細胞在不同包被基質上培養7天的細胞密度比較（PLL=poly-L-lysine, LN=laminin-111）。B）利用Biolaminin 521微載體系統支持hES細胞的最佳生長，不需要額外的正電荷（PLL或Plastic Plus）來防止預聚集（PS=non-porous polystyrene MCs；Plastic=porous crosslinked polystyrene MCs）
2、Biolaminin 521包被微載體用于人多能性干細胞擴大生產臨床性紅細胞
從人多能性干細胞分化而來的通用性紅細胞在輸血醫學中具有重要的應用價值。考慮到每個輸血單位需要2萬億個紅細胞，亟需開發有效的生物工藝來體外大規模生產紅細胞。
圖2 利用Biolaminin 521包被培養的iPSC在125 mL旋轉瓶分化紅細胞連續攪拌培養的過程示意圖，以及相應聚集的細胞情況觀察
其它相關應用可供參考文獻：
[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作為一種良好的中空纖維包被基質，用于封閉系統中iPSC的大規模擴增
本研究建立了一個封閉的功能系統，為hiPSC的大規模擴增提供了必要的環境，同時可保持其干性。研究結果顯示，在Biolaminin 521包被的中空纖維體系中，與Vitronectin（VN）相比可產生高質量的hiPSCs，且細胞相關參數與表征均與Matrigel包被培養的細胞進行比較，也顯示良好的性能。綜上，本文研究證明中空纖維系統可以用于高效、可重復的hiPSC大規模擴增，同時保留干細胞的表型與干性。臨床批準的中空纖維系統與無動物源成分的Biolaminin細胞外基質的聯合，提供了一種大規模擴增hiPSC的細胞培養系統，為下游的疾病治療等生物工程研究提供高質量的細胞來源。
圖3 中空纖維系統不同包被基質下iPSC細胞的生長情況
4、利用Biolaminin 521包被微載體將干細胞分化為巨核細胞，用于出血性疾病的血小板輸注
迄今為止，懸浮培養的生物反應器設備，包括純細胞聚集（Cell-only aggregates, cell-OA）、微載體培養（Microcarriers, MCs）、細胞封裝等，在hPSC的擴增和分化為特定細胞類型等方面已經顯示出良好的結果。
本研究中，在攪拌式旋轉瓶生物反應器中使用基于微載體的iPSC分化為巨核細胞（megakaryocyte, MK），以供下游應用。如圖6所示，在整個分化生產過程中，iPSC接種在Biolaminin 521包被的MCs上。在攪拌懸浮系統中分化了22天，產生了大量的MKs，可以很容易地從細胞上清中收獲。MKs再經過后續的培養與成熟，可用于生產血小板（Platelet, PLT）或作為輸血中PLT的替代品。
圖7 在攪拌式旋轉瓶中分化的MK表型和數量的表征（左圖）；iPSC分化的Mks在攪拌式旋轉瓶中分化后顯示出形成proPLT的能力（右圖）
產品推薦
Biolaminin® 521是天然干細胞微環境的關鍵基底膜蛋白，由胚胎的內細胞團中的hPSC表達和分泌。層粘連蛋白與細胞表面受體結合，激活細胞信號通路，從而產生更多功能性細胞。
CT521是市場上唯一全長的細胞治療級人源重組Biolaminin® 521基質蛋白，為人類多能干細胞（hPSC）、間充質干細胞（MSC）和大多數錨定依賴性祖細胞類型的無滋養層培養提供了最佳環境。Biolaminin® 521基質，可以在整個“從概念到治療”的細胞治療開發過程中為科學家們提供支持。
在過去的十年里，細胞治療和基因治療研究領域取得了顯著進展，為全世界展示了疾病治療的美好前景，也給許多正在遭受疑難雜癥困擾的患者提供了新的希望。細胞治療產品的研發與評價也日益受到國內外制藥企業及法規部門的高度關注，《細胞治療產品研究與評價技術指導原則》的制定，旨在進一步規范細胞治療產品的研發，提高其安全性、有效性和質量可控性水平，從而推動和促進我國細胞治療領域的健康發展。對于細胞治療產品生產過程中使用到的任何物料、生產工藝等均要遵從《藥品生產質量管理規范》的基本規范和相關原則。其中涉及到細胞培養試劑的監管要求更是需要成分明確、無動物源，并有可追溯性文件等。本文主要給大家介紹Biolaminin產品在支持細胞大規模生產方面的應用，為制造符合臨床標準的干細胞治療產品提供良好的細胞外基質環境。
人源重組層粘連蛋白
1、基于Biolaminin 521的微載體系統用于人多能干細胞的生產
Biolaminin 521被證明是多能干細胞在微載體附著和生長的最佳細胞外基質底物。
2、Biolaminin 521包被微載體用于人多能性干細胞擴大生產臨床性紅細胞
從人多能性干細胞分化而來的通用性紅細胞在輸血醫學中具有重要的應用價值。考慮到每個輸血單位需要2萬億個紅細胞，亟需開發有效的生物工藝來體外大規模生產紅細胞。
其它相關應用可供參考文獻：
[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作為一種良好的中空纖維包被基質，用于封閉系統中iPSC的大規模擴增
本研究建立了一個封閉的功能系統，為hiPSC的大規模擴增提供了必要的環境，同時可保持其干性。研究結果顯示，在Biolaminin 521包被的中空纖維體系中，與Vitronectin（VN）相比可產生高質量的hiPSCs，且細胞相關參數與表征均與Matrigel包被培養的細胞進行比較，也顯示良好的性能。綜上，本文研究證明中空纖維系統可以用于高效、可重復的hiPSC大規模擴增，同時保留干細胞的表型與干性。臨床批準的中空纖維系統與無動物源成分的Biolaminin細胞外基質的聯合，提供了一種大規模擴增hiPSC的細胞培養系統，為下游的疾病治療等生物工程研究提供高質量的細胞來源。
圖3 中空纖維系統不同包被基質下iPSC細胞的生長情況
圖4 不同基質包被下，iPSC三胚層分化的鑒定情況
圖5 Biolaminin 521包被可顯著提高iPSC的增殖能力
4、利用Biolaminin 521包被微載體將干細胞分化為巨核細胞，用于出血性疾病的血小板輸注
迄今為止，懸浮培養的生物反應器設備，包括純細胞聚集（Cell-only aggregates, cell-OA）、微載體培養（Microcarriers, MCs）、細胞封裝等，在hPSC的擴增和分化為特定細胞類型等方面已經顯示出良好的結果。
本研究中，在攪拌式旋轉瓶生物反應器中使用基于微載體的iPSC分化為巨核細胞（megakaryocyte, MK），以供下游應用。如圖6所示，在整個分化生產過程中，iPSC接種在Biolaminin 521包被的MCs上。在攪拌懸浮系統中分化了22天，產生了大量的MKs，可以很容易地從細胞上清中收獲。MKs再經過后續的培養與成熟，可用于生產血小板（Platelet, PLT）或作為輸血中PLT的替代品。
圖6 攪拌式旋轉生物反應器中分化生產MKs的工藝流程圖
產品推薦
Biolaminin® 521是天然干細胞微環境的關鍵基底膜蛋白，由胚胎的內細胞團中的hPSC表達和分泌。層粘連蛋白與細胞表面受體結合，激活細胞信號通路，從而產生更多功能性細胞。
CT521是市場上唯一全長的細胞治療級人源重組Biolaminin® 521基質蛋白，為人類多能干細胞（hPSC）、間充質干細胞（MSC）和大多數錨定依賴性祖細胞類型的無滋養層培養提供了最佳環境。Biolaminin® 521基質，可以在整個“從概念到治療”的細胞治療開發過程中為科學家們提供支持。
參考文獻
[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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