ייצור מבוסס מיקרוביוריאקטורים של תאי סטרומל מזנכימיים התלויים בעיגון, המוכנים לתסמונת מצוקה נשימתית חריפה
December 12th, 2025
מתואר פרוטוקול לייצור מיקרו-נשא-מיקרוביוריאקטור של תאים התלויים בעיגון כטיפולים פוטנציאליים מבוססי תאים. בהתמקדות במקרה שימוש של תסמונת מצוקה נשימתית חריפה, מוצגים תפוקת תאים דומה וביטוי גנים חיובי ביחס לתנאי תהליך מבוססי בקבוקון. פרוטוקול זה ניתן להרחבה לתאים תלויי עיגון אחרים ולסימני יעד.
אנו חוקרים כיצד תאים מתקשרים עם סביבתם, כולל בעת ייצור או ייצור תאים כטיפולים. כאן, אנו מתייחסים לשאלות כיצד ניתן לייצר תאים תלויי עיגון כמו MSCs, סטרומל מזנכימי או תאי גזע, כדי להתגבר על מחסומים מסוימים לתרגום קליני. הכרה גוברת בכך ששונות אוכלוסיית התאים משפיעה הן על עקביות והן על עוצמת המוצר הסופי של התא עבור כל אצווה או אדם.
אתגרים אלה יכולים אף להשפיע על האישור הרגולטורי לחלק מהטיפולים התאים. אנחנו מכוונים לפער שיכול להשיג מספר גבוה של תאים למיליליטר נוזל בשליטה גבוהה על הסביבה ובאופן שניתן להגדיל אותו. פרוטוקול זה מספק דרך לכלול ניטור סביבתי מקורי לתאים התלויים בעיגון, כמו MSCs.
שליטה בתהליכים זו היא יתרון על פני בקבוקים שעדיין משמשים ברוב הייצור המעבדי והקליני. ישנן מספר שאלות פתוחות עבור MSCs וסוגי תאים אחרים הרגישים לרמזים מכניים. לדוגמה, כיצד גישה כזו יכולה לסייע בהנדסת תאים כדי להתמודד עם מצבים מחלותיים אחרים?
כדי להתחיל, הסר את מכסה הפלסטיק השקוף שמחובר לבקבוק LL במתקן הבקבוקים. באמצעות מזרק סטרילי חדש בנפח 50 מיליליטר ללא בומפה, חבר את הפיה לבקבוק LL. שפוך את המים הסטרילים לתוך חבית המזרק והזריק אותם לבקבוק LL. באופן דומה, מלא את הבקבוק L ב-25 מיליליטר DMEM דל סוכר ללא FBS, בקבוק R ב-25 מיליליטר PBS סטרילי, ובקבוק RR בשמונה מיליליטרים של תמיסת שטיפה נגד הדבקה. חזור על התהליך כדי להכין את מספר הצרכנים הנדרש לניסוי.
לאחר מכן, בצע בדיקה עצמית על כל תא לשימוש בניסוי. לאחר שהפוד עבר בהצלחה את כל הבדיקות מהבדיקה העצמית, הסר את קלטות הבדיקה העצמית והניח אותן בשקיות אחסון מוגנות באור. התקן את החומר הצרכן לביוריאקטור.
הסר את הסרט הירוק מהשסתומים המתכלים, והתקן את החומר המתכל בתוך הפוד. התקן מחדש את המהדקים ובדוק אם יש רעש שריקה כדי לוודא שיש אטימה בטוחה. חבר את קו חיישן הלחץ הלבן, קו לחץ האוויר האדום, וקו הוואקום הכחול בין החומר המתכל לתחנת הבסיס או הפוד.
ודאו שפתח ההזרקה הצדדי סגור עם מהדק דמעה לבן לפני שמתחילים ניסוי חדש. לחצו על סמל Flush Bottles בממשק התוכנה. הפעל את כפתור הרדיו לבקבוק L, בחר Output to Waste, ואז לחץ על Start Flush MSCserum.
בחלון תכולת הבקבוקים, ציין ש-MSCserum נמצא בבקבוק R, שמכיל PBS. לאחר מכן עברו ל-Manual Ops ובצעו שלושה מחזורי שטיפת Eject על בקבוק הפסולת. בחלון תכולת הבקבוק מציינים כי MSCserum נמצא כעת בבקבוק RR, המכיל את תמיסת השטיפה נגד הדבקות.
חזור ל-Manual Ops ובצע מחזור שטיפת Eject אחד על בקבוק הפסולת. אחרי 30 דקות, שטוף את המזון עם PBS. רוקן את הכור כדי להמתין להזרקת התא והמיקרו-נשאי.
בפאנל Manual Ops לחץ על Reinoculate. השאירו את המערכת מושהית בשלב שבו לוח המחוונים מציג הודעה לחסון הכור. לאחר מכן, פיפט נפח מחושב של תאים תלויים לצינור חרוטי בגודל 15 מיליליטר המכיל מיקרו-נשאים לכל מצב.
מלא כל צינור ל-2.2 עד 2.5 מיליליטר בתאי גזע מזנכימליים אנושיים טריים וחמים. לעבוד עם אחד או שניים של מוצרי צריכה בכל פעם, להוציא אותם מתחנת הבסיס ולהכניס אותם לארון הבטיחות הביולוגית. משוך את תערובת התא והמיקרו-נשא למזרק של חמישה מיליליטר באמצעות מחט ירוקה קהה בקוטר ארבעה אינץ'.
מזריק את התערובת לכור. אחוז בקו פתח ההזרקה קרוב לבסיס הקסטה תוך זהירות שלא לנתק את הקו. באמצעות תנועת גלגול בין האגודל לאצבע המורה, סובבו את קו פורט ההזרקה לשני סיבובים מלאים כדי ליצור עיקול קשור בקו.
הכנס את הקשר לחלל החיתוך ליד בסיס פתח ההזרקה ואבטח אותו עם חתיכת סרט מעבדה קטן. ואז להחזיר את הצרכוז לתחנת הבסיס. לאחר חזרה על ההזרקה לכל הצרכנים, עברו דרך ממשק התוכנה כדי להצביע על סיום החיסון.
כאשר התוכנה חוזרת לדף הבית, הסר את הקלמפ הלבן מקווי הפלט המתכלים. היכנסו ל-Manual Ops ובצעו את פונקציית Eject Excess כאשר פורט היציאה מוגדר ל-P לצורך פרפוזיה. הפעל מצב מיקס סטטי באמצעות מחזור של 1, 680 שניות דלוק ו-120 שניות כבויה, והגדר את תדר המיקס ל-5 הרץ.
כדי להתחיל באיסוף תאים, השתמשו במזרק של מיליליטר אחד כדי למשוך 200 מיקרוליטר של פרונאז וכ-300 עד 400 מיקרוליטר אוויר. שחרר את המכסה של צינור ההזרקה בצד הפורט וריסס את מחבר השסתומים ללא מחט ב-70% אתנול. הסר את הסרט מקו ההזרקה של פתח הצד הקשוך, שחרר את הקשר ושחרר את מהדק הטירפול הלבן.
עכשיו, חבר את המזרק של מיליליטר והזריק בעדינות את הפרונאז לכור. רדפו אחרי הנוזל עם אוויר כדי להבטיח משלוח מלא. תחבר מחדש את מהדק הטירפול ותסגור מחדש את כבל ההזרקה.
ואז להחזיר את החומר לצריכה לפולד, לחבר מחדש את כל הקווים, להסיר את ה-C-clamp הלבן ולהמשיך לערבב. הנח את בקבוק הפסולת ובקבוק מקור המדיה על קרח. התחל טיימר של חמש דקות ותן לפרונאז לעכל את המיקרו-נשאים בכור.
לאחר חמש דקות, בדוק שהמיקרו-נשאים התדרדרו על ידי בדיקת היעדרותם בכור. קצור את התאים על ידי כניסה ל-Manual Ops, הגדר את מספר המחזורים לשלושה, בחר פורט פלט W לפסולת, ולחץ על 'הוצאת שטיפה'. לאחר סיום מחזורי ה-Eject Wash, העבר את החומר המתכל לארון הבטיחות הביולוגית.
לאחר מכן משכו את תכולת בקבוק הפסולת באמצעות מזרק של 10 או 20 מיליליטרים. שפכו את תכולת בקבוק הפסולת לצינור צנטריפוגה חרוטי בנפח 15 מיליליטר. צנטריפוגה את התאים ב-300 גרם למשך חמש דקות.
שאפו את הסופרנטנט והערכו את גודל כדורי התא. תנאי הסביבה, כולל pH, טמפרטורה, חמצן מומס ופחמן דו-חמצני, נשמרו ביציבות לאורך כל תקופת התרביעה בת 10 הימים במערכת המיקרוביוריאקטור. השינוי ב-pH היה נמוך משמעותית במיקרוביוריאקטור בהשוואה למצב בקבוק פוליסטירן בתרביות רקמה.
תפוקת התאים הייתה גבוהה יותר במיקרוביוריאקטור מאשר בבקבוק T25, תוך שמירה על חיוניות תאית דומה. מתוך 14 תכונות האיכות הקריטית הקשורה לעוצמה שנמדדו, תשעה הראו ביטוי mRNA גבוה יותר באופן משמעותי במצב המיקרוביוריאקטור ביחס לבקבוק T75.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
סקירה כללית
פרוטוקול זה מתאר שיטה לייצור תאים תלויי עיגון, כמו תאי סטרומה מזנכימליים (MSCs), בסביבת מיקרו-ביו-ריאקטור. הוא מכוון לפתור אתגרים בתרגום קליני על ידי שיפור תפוקת התאים ועקביותם.
מרכיבי מחקר עיקריים
תחום המדע
- טיפולים מבוססי תאים
- טכנולוגיית מיקרו-נשאים
- מערכות ביו-ריאקטור
רקע
- תאים תלויי עיגון חיוניים עבור טיפולים שונים.
- שונות באוכלוסיית התאים יכולה להשפיע על עקביות ותפוקת המוצר.
- אישור רגולטורי יכול להיות מושפע מאתגרים בייצור.
- ייצור תאים בצפיפות גבוהה הוא חיוני עבור יישום טיפולי.
מטרת המחקר
- לפתח שיטה ניתנת להרחבה לייצור MSCs.
- לשפר את הבקרה הסביבתית במהלך תרבית תאים.
- לאפשר ניטור ישיר של תנאי גידול התאים.
שיטות ששימשו
- מערכת מיקרו-נשאים-מיקרו-ביו-ריאקטור לתרבית תאים.
- טכניקות ניטור סביבתי המשולבות בתהליך.
- השוואה של תפוקת תאים וביטוי גנים עם שיטות מסורתיות.
- יישום לתסמונת מצוקה נשימתית חריפה כמקרה שימוש.
תוצאות עיקריות
- תפוקת תאים דומה לתהליכים מבוססי פלאסק.
- פרופילי ביטוי גנים חיוביים שנצפו.
- הפרוטוקול ניתן להרחבה לתאים תלויי עיגון אחרים.
- שליטה גבוהה בתנאי התרבית הושגה.
מסקנות
- פרוטוקול זה מציע פתרון מעשי לייצור MSCs.
- הוא מתמודד עם חסמים עיקריים ליישום קליני של טיפולים מבוססי תאים.
- פוטנציאל לשיפור התאימות הרגולטורית באמצעות עקביות משופרת.
שאלות נפוצות
Executive Industry Relevance
Microbioreactor-based expansion of anchorage-dependent mesenchymal stromal cells (MSCs) addresses critical bottlenecks in cell therapy manufacturing by enabling high-yield, quality-controlled production at benchtop scale. This approach enhances predictive confidence in cell product consistency and potency, supporting translational continuity for acute respiratory distress syndrome and other indications. The method's tight environmental control and scalability position it as a strategic asset for early process development and portfolio triage in cell-based therapeutics.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of cell-environment interactions relevant to therapeutic hypothesis testing.
- Supports functional validation of MSCs by maintaining critical quality attributes during expansion.
- Facilitates biological de-risking through controlled, reproducible culture conditions.
Screening & Assay Development
- Prepares validated MSC populations for downstream potency and quality assays.
- Standardizes expansion conditions to improve reproducibility and quantitative comparability.
- Delivers scalable, high-yield cell outputs suitable for screening and process optimization.
Translational & Preclinical Research
- Aligns cell manufacturing with disease-relevant models for acute respiratory distress syndrome.
- Maintains continuity from discovery through preclinical validation by preserving cell phenotype and potency.
- Reduces risk of late-stage failure by supporting robust, quality-by-design manufacturing principles.
Pipeline & Workflow Integration
This microbioreactor protocol integrates into the discovery-to-preclinical continuum, enabling rapid process development, early quality assessment, and scalable transition to larger manufacturing platforms.
- Discovery Biology: Provides a platform for hypothesis-driven testing of MSC function and environmental response.
- Screening: Ensures assay-ready, reproducible cell populations with quantitative output metrics.
- Analytics: Supports inline monitoring of pH, dissolved gases, and critical quality attributes for data-driven decision making.
- Translational Research: Bridges benchtop process development with disease-relevant preclinical models.
- Enterprise Reuse: Offers a modular, adaptable workflow for diverse anchorage-dependent cell types and indications.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in cell product quality and potency.
- Operational Value: Delivers standardized, scalable, and reproducible cell expansion with tight environmental control.
- Strategic Value: Enables informed go/no-go decisions and reduces risk of late-stage biological failure.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of cell therapy candidates.
Implementation Considerations
- Requires expertise in bioreactor operation and anchorage-dependent cell culture.
- Demands access to microbioreactor instrumentation and inline environmental monitoring systems.
- Necessitates cross-team standardization of process parameters and quality metrics.
- Adaptable to various cell sources with process-specific optimization.
- Physical scale and throughput may limit direct translation to large-scale manufacturing without further scale-up.
