【前言】

間充質幹細胞（MSC）具有多向分化的潛能，並且易於體外收集、分離和生長，在再生醫學應用中具有廣闊的應用前景。

由於MSC是一種貼壁細胞，因此需要將微載體添加到培養體系中以增加細胞附着和生長的表面積。儘管基於微載體的MSC培養技術已經較為成熟，但其下游包括收穫、過濾和濃縮體積在內的處理過程仍存在許多問題。

前不久，來自加拿大卡爾加里大學的Michael Kallos教授團隊在Biotechnology & Bioengineering雜誌上發表綜述，評估了现在下游分離技術的現狀，並提出了決策流程圖。

細胞收穫是第一個下游處理階段，即將細胞與微載體分離。

微載體可以大致分為常規微載體和響應性微載體：

▷ 對於常規微載體培養的細胞，在收穫時通常需要添加蛋白酶降解細胞間基質，從而釋放細胞。在此過程中，蛋白酶可能會對細胞造成損傷而影響細胞的活力與增殖能力。

▷ 對於響應性微載體的分離，則需要添加特異性的刺激來改變微載體自身，從而導致其與細胞分離。然而一些刺激物依然無法避免對細胞的損傷，且較長的處理時間也會影響收穫細胞的活力。

在本篇綜述中，作者羅列了不同種類的微載體與各種蛋白酶和刺激物的作用效果，及其對於細胞活性的影響（圖1、圖2）。

圖1：不同蛋白酶和微載體組合的比較

圖2：不同蛋白酶和微載體組合的比較

為了避免微載體進入人體引起不良反應，在臨床應用中需要使用不含微載體的高純度MSC產品。因此，在收穫階段後，必須顺利获得有效的純化過程將細胞懸浮液與微載體分離。通常採用的過濾手段是尺寸排阻技術，因為微載體（直徑在150到250 µm之間）的尺寸大於MSC（直徑在15到20 μm之間）。

然而，现在對於MSC的過濾技術還不是十分成熟。一般可以根據過濾微載體的效果、細胞回收率、細胞活性、大規模過濾的能力和過濾設備的商業可行性這五個指標，評估不同過濾方法的優劣（圖3）。

圖3：不同過濾技術的比較

下游分離過程的最後階段是細胞清洗與體積濃縮，這些步驟通常並行完成：

▷ 細胞清洗可以去除不需要的成分，如培養物和培養基殘留物、脫離過程中的酶以及細胞懸浮液中的微載體碎片。

▷ 體積濃縮則是為了滿足臨床細胞治療的需求，因為細胞治療需要在低劑量下輸送高細胞數。例如，Cunha等人（Peixoto, et al., 2015）曾估算細胞治療所需的密度為每公斤患者體重1-8×106 cells/mL，總體積為40至50 ml。

通常，最經典的方式是切向流動過濾（TFF），在此基礎上，還有使用平板膜包、聚碸和聚醚碸的技術。除此之外，還有使用碟式離心機和流化床的陆续在離心技術。

與評估過濾技術的指標相似，清洗與濃縮步驟也同樣有六個指標（細胞回收率，細胞活力，濃縮係數，商品化，處理時間，大規模處理能力）來評判各技術的優劣（圖4）。

圖4：不同濃縮技術的比較

最後，作者將開發下游工藝時應考慮的幾個因素做成決策樹（圖5），根據不同的條件選擇最恰當的分離技術。利用這些信息進行研究，可以進一步優化MSC的下游處理過程，使得MSCs作為一種潛在的治療手段離現實更近一步。

圖5：MSC下游分離過程的決策流程圖

標紅部分為基於3D TableTrix®微載體及3D FloTrix®工藝體系的細胞生產技術

參考文獻：

Mawji, Inaara et al. 「Challenges and opportunities in downstream separation processes for mesenchymal stromal cells cultured in microcarrier-based stirred suspension bioreactors.」 Biotechnology and bioengineering vol. 119,11 (2022): 3062-3078. doi:10.1002/bit.28210

圖片來源：

文中所附研究說明相關圖表，均來自文獻原文。

原文連結：

http://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35962467/（可點擊文末「閱讀原文」查看）

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