骨研究杂志
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CD34+ 造血干细胞培养和向红细胞谱系分化的 3-D 灌注生物反应器工艺优化

Greggory J. Housler、Christopher Pekor、Toshio Miki、Eva Schmelzer、Katrin Zeilinger 和 Jörg C. Gerlach

CD34+造血干细胞(HSC) 培养物扩增和向红细胞 (RBC) 谱系分化的体外细胞工程的工艺优化仍然是一项多方面的挑战性操作。这项工作侧重于三个过程方面的实验，目的是为四室中空纤维生物反应器中向红细胞谱系培养 HCS 提供改进的条件。在第一组实验中，通过测试初始细胞铺板密度（3,000 个细胞/mL 与 20,000 个细胞/mL）、补充培养基的频率以及转移至新孔，使用 2D Transwell 板培养物进行扩增 28 天。结果表明，3,000 个细胞/mL 的较低密度和更频繁的培养基更换可促进更高水平的细胞扩增。在第二组独立的实验中，使用中空纤维生物反应器培养物来评估细胞接种是否从这样的生物反应器技术平台中获取和收获可能会损害 HSC，从而产生不利的结果。以每个 20,000 个细胞/mL 的初始 HSC 接种密度接种四个 8 mL 细胞室体积的实验室规模生物反应器，灌注 4 小时，然后收获以确定回收百分比。细胞从生物反应器中有效回收，并且在后续的 2D 常规平板培养中，回收的细胞与对照培养物一样扩增，表明接种和收获程序不是生物反应器培养期间机械损伤或细胞损失的来源。最后，第三组独立实验使用多个 8 mL 实验室规模生物反应器，初始 HSC 接种密度为 20,000 个细胞/mL。细胞以三个时间间隔培养8至11天（n=10），12 至 14 天 (n=15) 或 15 至 22 天 (n=3)，倍数扩增结果分别为 106.0 ± 94.0、999.5 ± 589.6 和 456.3 ± 33.6。尽管需要进行更多的研究来完成大规模的 RBC 优化，但这些研究的结果使我们对中空纤维中 HSC 培养条件的改进有了系统的了解灌注生物反应器系统。