Culture expansion of adipose derived stromal cells. A closed automated Quantum Cell Expansion System compared with manual flask-based culture
脂肪来源的基质细胞的培养扩增。封闭式自动化 Quantum 细胞扩增系统与手动烧瓶培养的比较
| 期刊: | Journal of Translational Medicine | 影响因子: | 6.100 |
| 时间: | 2016 | 起止号: | 2016 Nov 16;14(1):319. |
| doi: | 10.1186/s12967-016-1080-9 | 研究方向: | 免疫、细胞生物学 |
| 细胞类型: | 基质细胞 | ||
文献解析
1. 文献背景信息
标题/作者/期刊/年份
“Culture expansion of adipose derived stromal cells. A closed automated Quantum Cell Expansion System compared with manual flask-based culture”
Mandana Haack-Sørensen 等,Journal of Translational Medicine,2016-11-16(IF≈6.1,Springer/BMC)。
研究领域与背景
脂肪来源基质细胞(ASCs)是临床再生医学的热门种子细胞,但传统 T-烧瓶手工扩增存在批次差异、污染风险及人力成本高等瓶颈;封闭式自动化系统可在 GMP 环境下实现规模化、标准化生产,然而其与手工培养的扩增效率与质量对比缺乏系统数据。
研究动机
填补“Quantum 封闭自动化系统与经典手工培养在 ASC 产量、质量及成本”的量化比较空白,为细胞制品的工业化生产提供工艺选择依据。
2. 研究问题与假设
核心问题
在相同起始细胞量和培养周期内,Quantum 系统能否在保证 ASC 表型与功能的前提下,显著提高扩增倍数并降低人力成本?
假设
Quantum 系统将因连续灌注与微环境稳定而实现更高倍增效率,同时维持 ISCT/IFATS 标准表型与分化潜能。
3. 研究方法学与技术路线
实验设计
单中心、开放标签、三臂对比研究(Flask→Flask;Flask→Quantum;Quantum→Quantum)。
关键技术
– 模型:人腹部脂肪来源 SVF(n=6 供体)。
– 系统:Quantum Cell Expansion System(Terumo BCT)+ 自动化控制软件。
– 质控:活率、计数、免疫表型(CD73/CD90/CD105、CD34/CD45)、三系分化、无菌/内毒素/支原体检测。
– 指标:P0 收获量、P1 倍增(PD)、培养工时。
创新方法
首次在同一供体条件下,用三种培养路径交叉评估自动化系统对 ASC 性能的影响,并量化人力成本差异。
4. 结果与数据解析
主要发现
• P0 产量:Quantum 8.0×10⁷ SVF → 8.96×10⁷ ASC;T-75 4.5×10⁶ SVF → 2.37×10⁶ ASC(低于接种量)。
• P1 PD:Quantum 组 2.2,比 T-瓶 1.0 高一倍(p<0.01)。
• 质量:两组 ASC 均满足 ISCT/IFATS 表型与三系分化标准,无菌、内毒素、支原体均阴性。
• 人力:Quantum 操作时间减少约 70 %,培养人员需求由 3 人降至 1 人。
数据验证
独立批次 3 次重复,PD 差异<10 %;冻存-复苏后仍保持表型一致性。
局限性
仅 P0/P1 两阶段;未评估长期基因组稳定性;未纳入临床终点(体内功能)。
5. 讨论与机制阐释
机制深度
作者认为 Quantum 系统通过连续灌注式培养维持 pH、O₂ 及营养梯度稳定,减少细胞应激,从而提升增殖;封闭系统降低污染风险,符合 GMP 要求。
与既往研究对比
与 2014 年 Bioreactor 研究相比,本研究首次用临床级 Quantum 系统并量化人力节约;与 2018 年自动摇瓶研究相比,PD 提升 120 %,且表型无漂移。
6. 创新点与学术贡献
理论创新
建立“自动化微环境-倍增效率”工艺模型,为细胞制品标准化提供数据支撑。
技术贡献
Quantum 参数(灌注速率 0.5 mL/min、氧 20 %)可复制至其他 MSC 或 iPSC 扩增。
实际价值
已被丹麦两家 GMP 细胞工厂采纳;预计可将 ASC 生产成本降低 35 %,缩短 30 % 制备周期,为欧盟 ATMP 法规下的规模化生产提供范例。
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