Биореактор для автоматизированного долгосрочного культивирования стволовых клеток

Человеческие индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (hiPSCs) — перспективный инструмент в медицине для разработки методов лечения, например, нейродегенеративных заболеваний. Однако получение больших количеств hiPSCs остаётся сложной задачей.

Исследователи из Fraunhofer Translational Center for Regenerative Therapies TLC-RT разработали биореактор для автоматизированного долгосрочного культивирования hiPSCs.

Преимущества hiPSCs:

  • Потенциал для создания почти любого типа клеток или тканей для регенеративной медицины.
  • Возможность проведения пациент-специфичных тестов лекарств.

Разработка биореактора SUSI:

Для стандартизированного производства больших объёмов hiPSCs создан динамический инкубатор и суспензионный биореактор в рамках проекта SUSI ("Suspension Incubator"). Он обеспечивает оптимальные условия: температуру 37°C и атмосферу с 5% CO2.

Ключевой компонент — импеллер (мешалка):

  • Выполняет задачи перемешивания, аэрации, тепло- и массообмена в стеклянном сосуде.
  • Создаёт однородные условия в клеточной суспензии для воспроизводимого роста клеток.
  • Конструкция и параметры работы рассчитаны с помощью программного моделирования, чтобы минимизировать сдвиговые усилия, воздействующие на клетки.

Автоматизация и контроль:

  • Датчики в реальном времени контролируют параметры процесса.
  • Четыре клапана образуют стерильный жидкостный контур для автоматической подачи питательной среды и других растворов.
  • Специальный микроскоп автоматически отслеживает состояние среды и клеточной суспензии, проверяя на нежелательную агломерацию (скопление клеток).
  • Искусственный интеллект (нейронная сеть) анализирует геометрию и подсчитывает клетки.

Преимущества системы:

  • Модульность и гибкость: возможность интеграции различных типов биореакторов и добавления функций.
  • Высокая степень автоматизации и контролируемое обращение с клетками.
  • Замкнутая структура и автоматический обмен жидкостями предотвращают контаминацию.

Результаты:

С помощью прототипа биореактора учёным удалось культивировать клетки в течение трёх месяцев без потери их потенциала к дифференцировке. Систему можно настроить для получения различных типов клеток на основе культур, что является шагом вперёд в технологии hiPSCs.