Bioreaktor do hodowli ludzkich komórek macierzystych
Technologia na bazie komórek macierzystych ma ogromne znaczenie dla przyszłych terapii, a jej skuteczność została już potwierdzona w badaniach klinicznych. Istnieje pilne zapotrzebowanie na metody wytwarzania komórek macierzystych w kontrolowanych warunkach do leczenia zagrażających życiu chorób poprzez terapię komórkową. Celem finansowanego przez UE projektu HESUB (High efficient, single-use-bioreactor simulating mammalian tissue conditions for expression and proliferation) było zbudowanie jednorazowego bioreaktora do wytwarzania komórek macierzystych. W tym ustanowionym na trzy lata projekcie pracowało łącznie pięciu partnerów z tej branży, z czterech krajów europejskich. W projekcie HESUB zaprojektowano i z powodzeniem skonstruowano dwie wersje jednorazowego bioreaktora przepływowego (SUB) do hodowli ludzkich komórek macierzystych. Reaktory zawierają rusztowanie z poruszanych elektrycznie nanowłókien z biozgodnego i biodegradowalnego polimeru. Jednorazowe czujniki mierzą pH i poziom rozpuszczonego tlenu, jak również wykrywają metabolity, glukozę, mleczan i amoniak. Zoptymalizowano skład chemiczny i architekturę rusztowania z nanowłókien na użytek bioreaktora przepływowego. Przetestowano następnie pięć biodegradowalnych polimerów jako materiał na nanowłókna. Wersje bioreaktora różnią się objętością. Bioreaktory mini, o objętości 5 ml, wykonane ze stali nierdzewnej to wysoce odtwarzalne układy, które łatwo można łączyć równolegle. Bioreaktory SUB-SC o objętości 50 ml są jednorazowymi bioreaktorami do hodowli na dużą skalę. Doświadczenia na tych bioreaktorach mini pokazały, że można w nich uzyskać proliferację i różnicowanie ludzkich prekursorowych, miogennych komórek macierzystych. W projekcie przetestowano też różnicowanie ludzkich embrionalnych komórek macierzystych (hESC) do neuronów i komórek wątroby. Proliferacja pluripotencjalnych komórek hESC wyraźnie dowiodła możliwości bioreaktora. Procesy opracowane w bioreaktorach mini zastosowano w bioreaktorach SUB-SC w celu zwiększenia ilości miogennych komórek prekursorowych. Otwarta platforma do monitorowania bioreaktora SUB-SC i sterowania nim umożliwia zintegrowanie z różnym osprzętem i układami sterowania. Projekt HESUB potwierdził słuszność przyjętej koncepcji wykorzystania SUB-SC do produkcji ludzkich prekursorowych, miogennych komórek macierzystych stosowanych w terapii komórkowej. Ponadto HESUB umożliwił wytwarzanie idealnie dopasowanych przeszczepów w postaci organoidów z wykorzystaniem poruszanych elektrycznie nanowłókien i wyhodowanych komórek macierzystych. Wprowadzenie SUB-SC na rynek ułatwiłoby rozwój terapii komórkowych, przynosząc korzyści całemu społeczeństwu.
Słowa kluczowe
Komórka macierzysta człowieka, terapia komórkowa, HESUB, bioreaktor przepływowy, organoid do przeszczepu
