Nutrient regulation using continuous growth adjusted feeding improves growth rates of mammalian cell spheroids compared to intermittent batch feeding for cultures in stirred suspension bioreactors. This study demonstrates the methods required for establishing simple adjusted rate fed cultures.
In this demonstration, spheroids formed from the β-TC6 insulinoma cell line were cultured as a model of manufacturing a mammalian islet cell product to demonstrate how regulating nutrient levels can improve cell yields. In previous studies, bioreactors facilitated increased culture volumes over static cultures, but no increase in cell yields were observed. Limitations in key nutrients such as glucose, which were consumed between batch feedings, can lead to limitations in cell expansion. Large fluctuations in glucose levels were observed, despite the increase in glucose concentrations in the media. The use of continuous feeding systems eliminated fluctuations in glucose levels, and improved cell growth rates when compared with batch fed static and SSB culture methods. Additional increases in growth rates were observed by adjusting the feed rate based on calculated nutrient consumption, which allowed the maintenance of physiological glucose over three weeks in culture. This method can also be adapted for other cell types.
Transplantasyon için uygulanabilir ve fonksiyonel insan hücrelerinin çok sayıda oluşturmak için, kültür koşullarının düzenlenmesi zorunludur. 3 – metabolik atıkların birikimi ile birlikte besinlerin tükenmesi, hücre ürününün 1 kalitesini azaltır yaşlanması ve metabolik değişikliklere önemli sebeplerindendir. Bu prosedür kültürünün süresi boyunca fizyolojik aralığında 4 glikoz düzenleyen ayarlanmış oran perfüzyon besleme sistemi ile birlikte karıştırılan bir biyoreaktör kullanarak küresellerde kültür memeli hücrelerinin bir yöntemi gösterir. Bu çalışmaların amacı için, fizyolojik aralığı 100 ila 200 mg / dl olarak tanımlandı. Aynı yöntemleri diğer besin ve laktat gibi metabolik atıkları regüle etmek için kullanılabilir.
küçük hacimlerde statik kültürler (1-30 mi), genellikle experime hücre hatları korumak ve ayırt laboratuar ortamında kullanılanntal amaçlar. Hücre pasajı düzenli aralıklarla gerektiğinde komple ortam değişiklikleri ile gerçekleştirilir. En "klasik" kültür ortamı, besin sınırlamalar riski olmadan daha az sık ve orta değişiklikleri sağlamak için, yüksek glukoz konsantrasyonuna (bu çalışmalarda kullanılan DMEM 450 mg / dL) sahiptir. Ancak, bu toplu beslenme yöntemi hala, sık manipülasyon gerektiren hücre ortamında değişkenlik tanıtır ve kontaminasyon 5 riskini artırır – 9. Karıştırılan süspansiyon biyoreaktörler (SSB) daha iyi karışmasını sağlamak ve 3,10 işleme azalmış – 20, ama statik kültürler gibi, besin ve atık ürün düzeylerinde potansiyel zarar verici dalgalanmalar katkıda manuel orta değişiklikler gerektirir. SSB kültürlerin perfüzyon besleme sürekli infüzyon ve orta kaldırılması, fakat hücre büyümesi besin seviyelerindeki büyük değişikliklere göre bu sorunların bir sorun olmaya devam azaltır. düzeltilmiş besleme ra kullanımıTahmini hücre gereksinimlerine göre besin kullanım hesaplamalarından te hücre canlılığını optimize etmek için gerekli kararlı hücre ortamı sağlamak ve 21 işlev görebilir – 24.
25 özel pluripotent hücrelerin kültür ve genişleme için memeli hücrelerinin ölçeklenebilir SSB kültürler için yöntemleri tarif literatür büyük bir gövde var – diğerleri ile 32, adacık (beta) hücreleri 17,33,34 odaklanmış, ya da biyolojik ürünlerin 24 üretim, 35-38. Bu araştırılmıştır hücre tiplerinin bir çok sferoid kültürlerde yetiştirilebilir ve kullanılan hücre tipi için özel prosedürler sürekli bir besleme sisteminin uygulanması öncesinde optimize edilmelidir. 43 – Bu gösteri, bir perfüzyon besleme yöntemi bir karıştıran bioreaktör 39 sferoidler olarak yetiştirilen beta hücre hattı genişletmek için kullanıldı. Bu tarifnamede tarif edilen metod sağlarhedeflenen kültür koşullarını elde etmek için off-line glukoz ölçümlerine dayanarak oranı ayarlamaları beslenme basit uygulama. Bu yöntem ile besleme oranı ayarlama fizyolojik glukoz seviyesi artar, hücre verimleri gösterilir korumak için. Memeli hücreleri, enerji üretimi için, önemli bir besin, glikoz bağlıdır, bu yüzden, bu hücre hattının kullanılması bir çok kültürlenmiş memeli hücrelerine 44 bir modeli temsil etmektedir. Buna ek olarak, bu hat glukoz 45, kronik yüksek düzeyde duyarlı olan beta hücreleri, daha karmaşık örnek teşkil etmektedir. Bu çalışma için, β-TC6 hücreler, in vivo olarak Langerhans adacıklarında ortalama büyüklüğü yaklaşık kültür içinde parçacıklarının oluşturulması için bırakılmıştır. Perfüzyon biyoreaktör sistemi 17 – tüketimi glikoz ayarlanmış bir besleme oranı ile 19,21,46, canlılığı değişiklik olmaksızın, fizyolojik koşullar ve yüksek hücre verimi muhafaza ile sonuçlanmıştır.
58 – biyolojik maddelerin ve hücre terapileri için üretimi için memeli hücre üreten ürünlerin büyük ölçüde 55 kültür ve memeli hücreleri izlenmesini gerektirir. Dahası, bu uygulamalar tanımlanmış ve valide kültür koşulları için çağrı. Sadece bu gereksinimleri karşılamak olmaz araştırma teknolojilerini kullanarak hücrelerin hacminin artırılması. besin ve atık ürünlerin birikimi dalgalanmalara yol açması, Manuel ortam değişiklikleri hücre kalites…
The authors have nothing to disclose.
The authors thank Michael Garwood and Sam Stein for their helpful comments, and Kristen M. Maynard for assistance with manuscript preparation.
Name of Reagent/ Equipment | Company | Catalog Number / Link | Comments/Description |
BTC-6 Cells | ATCC, Manassas, VA | CRL-11506 | Mouse Insulinoma cell line (adherent cell type) |
DPBS No CA, No Mg | Invitrogen, Carlsbad, CA | 14190-144 | https://www.lifetechnologies.com/order/catalog/product/14190144?ICID=search-14190144 |
Dulbecco's Modified Eagles Medium | Invitrogen, Carlsbad, CA | See below for product numbers | |
DMEM High Glucose (500mM) | Invitrogen, Carlsbad, CA | 11965-092 | http://www.lifetechnologies.com/order/catalog/product/11965092 |
DMEM Low Glucose (100mM) | Invitrogen, Carlsbad, CA | 11885-084 | http://www.lifetechnologies.com/order/catalog/product/11885084 (note that this medium already contains pyruvate) |
L-gultamine | Invitrogen, Carlsbad, CA | 25030081 | http://www.lifetechnologies.com/order/catalog/product/25030081?ICID=search-product |
Sodium Pyruvate | Invitrogen, Carlsbad, CA | 11360070 | https://www.lifetechnologies.com/order/catalog/product/11360070?ICID=search-product |
Heat Inactivated Porcine Serum | Gibco – Life Technologies | 10082147 | http://www.lifetechnologies.com/order/catalog/product/10082147 |
Trypsin-EDTA | Invitrogen, Carlsbad, CA | 25200056 | https://www.lifetechnologies.com/order/catalog/product/25200056?ICID=search-product |
T-150 Tissue Culture Treated Flasks | Corning, Corning, NY | 430825 | http://catalog2.corning.com/LifeSciences/en-US/Shopping/ProductDetails.aspx?productid=430825(Lifesciences) &categoryname= |
NuAire Cell culture incubator | Princeton, MN | US Autoflow , Any water-jacketed CO2 regulating cell culture incubator could be used | |
Centrifuge | Sorvall RT 7 (Any similar benchtop centrifuge may be used) | ||
Refrigerator | Any laboratory refrigerator could be used (a small table-top version was used for these studies) | ||
1L Glass Bottle | Corning, Corning, NY | 1395-1L | Any vendor could be used http://catalog2.corning.com/LifeSciences/en-US/Shopping/ProductDetails.aspx?productid=1395-1L(Lifesciences) &categoryname= |
2L Glass Bottle | Corning, Corning, NY | 1395-2L | Any vendor could be used |
250 ml stirred bioreactors | Corning, Corning, NY | 4500-250 | http://catalog2.corning.com/LifeSciences/en-US/Shopping/ProductDetails.aspx?productid=4500-250(Lifesciences) &categoryname= |
Stir Plate | Fisher Scientific | 11-496-104A | Any incubator safe stir-plate can be used, any vendor |
Tissue Culture Dishes 100mm Diameter | Nunc, Rochester, NY (Fisher Scientific) | 1256598 | Any vendor could be used (ordered through Fisher Sci) |
FALCON 50 ml Conical Tubes | Falcon, San Jose, CA | 1256598 | Any vendor could be used |
Delran Plastic Used for Custom Parts | McMaster Carr | Various | Any material of choice could be used, but Deran is chosen because it is autoclave safe, non-reactive, and easy to machine, http://www.mcmaster.com/#acetal-homopolymer-sheets/=rjrcac |
Stainless Steel Pipe for custom lids | McMaster Carr | Various | Any vendor could be used, http://www.mcmaster.com/#standard-stainless-steel-tubing/=rjrd91 |
Custom Modified Delran Bioreactor Lids for Continuous Feeding | Custom made | Not aware of any vendors producing a similar product | |
Custom Modified Glass Bottle Lids for Continuous feeding | Custom made | Some vendors (eg. Fischer Sci, Corning) make similar products in the links below | |
Masterflex Digital Peristaltic Pump | Cole Parmer, Vernon Hills, IL | EW-77919-25 | Any precision peristaltic pump could be used, http://www.coleparmer.com/Product/L_S_Eight_Channel_Four_Roller_ Cartridge_Pump_System_115_230 _VAC/EW-77919-25 |
PVDF Tubing Connectors (various) | Cole Parmer, Vernon Hills, IL | see link | Any vendor could be used, http://www.coleparmer.com/Category/Cole_Parmer_PVDF_Premium _Luer_Fittings/55889 |
Pharmed BPT Tubing L/S 16 | Cole Parmer, Vernon Hills, IL | WU-06508-16 | Any vendor could be used, http://www.coleparmer.com/Product/Masterflex_PharMed_BPT_Tubing _L_S_13_25/WU-06508-16 |
Pharmed BPT Tubing L/S 14 | Cole Parmer, Vernon Hills, IL | WU-06508-14 | Any vendor could be used, http://www.coleparmer.com/Product/Masterflex_PharMed_BPT_Tubing _L_S_13_25/WU-06508-14 |
Pharmed BPT Tubing L/S 13 | Cole Parmer, Vernon Hills, IL | WU-06508-13 | Any vendor could be used, http://www.coleparmer.com/Product/Masterflex_PharMed_BPT_Tubing _L_S_13_25/WU-06508-13 |
Millipore Millex GP PES membrane 0.22ul sterile syringe filter (used for venting, and medium filtration) | Fisher Scientific | SLGP033RS | Any vendor could be used |
25ml Graduated Pipette | Fisher Scientific | 13-678-11 | Any vendor could be used, and various sizes may be used |
Pipetter | Fisher Scientific | 13-681-15E | Any vendor, or similar product could be used |
Hemocytometer | Fisher Scientific | 02-671-6 | Any vendor, or similar product could be used |
Trypan Blue | Gibco – Life Technologies | 15250-061 | Any vendor, or similar product could be used, https://www.lifetechnologies.com/order/catalog/product/15250061 |
Inverted Light Microscope | Leica | Any vendor, or similar product could be used | |
One Touch Ultra Blood Glucose Meter | Fisher Scientific | 22-029-293 | Any vendor, or similar product could be used (eg. Bayer) |
One Touch Ultra-Strips | Fisher Scientific | 22-029-292 | Any vendor, or similar product could be used (eg. Bayer) |