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SMART研究人员开发出快速有效的方法来生产红细胞

麻省理工学院在新加坡的研究企业新加坡-麻省理工学院研究与技术联盟(SMART)的研究人员发现了一种生产人红细胞(RBC)的新方法,与现有方法相比,该方法可将培养时间缩短一半,并采用新颖的分选和更快,更精确且成本更低的纯化方法。

SMART研究人员开发出快速有效的方法来生产红细胞

输血每年可挽救数百万人的生命,但世界上一半以上的国家没有足够的血液供应来满足其需求。通过避免大量抽血和困难的细胞分离过程,按需生产RBC的能力,尤其是通用供血(O +),将使那些需要输血的人(如白血病)受益匪浅。

更轻松,更快速地制造RBC也将对全世界的血库产生重大影响,并减少对具有更高感染风险的供血的依赖。对于疟疾等疾病研究而言,这也至关重要,该疾病每年影响超过2.2亿人,甚至可以实现新的和改进的细胞疗法。

但是,制造RBC非常耗时,并且会产生不希望的副产物,而当前的纯化方法价格昂贵,并且不适用于大规模治疗应用。因此,SMART的研究人员设计了一种优化的中间低温存储方案,该方案可将细胞培养时间缩短至解冻后11天,从而无需连续23天进行血液制造。团队开发的互补技术为高效,低成本的RBC纯化和更有针对性的分选提供了帮助。

在最近发表在《芯片实验室》上的一篇题为“红细胞培养的人类网状细胞的无微标签生物处理的微处理”的论文中,研究人员解释了他们在改善RBC生产方面所取得的巨大技术进步。这项研究是由SMART的两个跨学科研究小组(IRG)的研究人员进行的:抗菌素耐药性(AMR)和制造个性化医学的关键分析(CAMP),并由首席研究员Jongyoon Han(麻省理工学院教授)共同领导,和NTU教授Peter Preiser 该团队还包括新加坡国立大学(NUS)和南洋理工大学(NTU)任命的AMR和CAMP IRG教授。

该论文的主要作者,SMART CAMP高级博士后研究员Kerwin Kwek博士说:“传统的生产人类RBC的方法通常需要23天才能使细胞生长,成倍扩增并最终成熟为RBC。” “我们的优化方案将培养的细胞在典型过程中通常在第12天存储在液氮中,并根据需要解冻细胞并在11天内产生RBC。”

研究人员还通过修改现有的Dean Flow Fractionation(DFF)和确定性横向位移(DLD)来开发新颖的纯化和分选方法。开发用于DFF分选的梯形横截面设计和微流控芯片,以及用于DLD分选的反L形柱结构实现的独特分选系统。

DFF微流体芯片

DFF微流体芯片

SMART使用改良的DFF和DLD方法的新分选和纯化技术利用RBC的大小和可变形性进行纯化,而不是球形。由于大多数人类细胞是可变形的,因此该技术可以具有广泛的生物学和临床应用,例如癌细胞和免疫细胞的分类和诊断。

在测试纯化的RBC时,发现它们保留了其细胞功能,如高疟原虫感染性所证明的那样,这需要高度纯净和健康的细胞进行感染。这证实了SMART的新RBC分选和纯化技术是研究疟疾病理学的理想选择。

与通过荧光激活细胞分选(FACS)进行的常规细胞纯化相比,SMART的增强型DFF和DLD方法可提供相当的纯度,同时每秒处理至少两倍的细胞,而成本却不到三分之一。在按比例放大的制造过程中,DFF因其高体积通量而更为理想,而在细胞纯度至关重要的情况下,DLD的高精度功能最为有利。

Kwek博士说:“我们新颖的分选和纯化方法大大缩短了细胞处理时间,可以轻松地集成到当前的细胞制造过程中。该过程也不需要训练有素的技术人员来执行样品处理程序,并且可以进行工业化生产。”继续。

他们的研究结果将使科学家们更快地获得功能完备,纯度高,生产成本降低的最终细胞产品。

Microfluidic label-free bioprocessing of human reticulocytes from erythroid culture

https://doi.org/10.1039/C9LC01128E

https://news.mit.edu/2020/smart-researchers-develop-fast-efficient-method-produce-red-blood-cells-0921


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