美國生物學家喬治•戴利曾說過「如果20世紀是藥物治療的時代，那麼21世紀就是細胞治療的時代！」 在幹細胞家族中，主要來源於骨髓、脂肪和臍帶的間充質幹細胞（MSC）雖然在臨床中廣泛應用，卻依然存在增殖能力下降、異質性高等問題，在某種程度上延緩了MSC藥物大規模生產與臨床轉化的步伐。

隨着誘導多能幹細胞（iPSC）技術的开展，大量實驗數據證明，相較於傳統MSC，由iPSC分化的MSC（iMSC）具備無限擴增、同質性高、易基因修飾等優勢，為MSC類細胞產品给予了理想來源。而要將這些先天優勢轉化為臨床可用、可規模化拓展的MSC藥物生產平台，構建穩定高效的規模化生產工藝至關重要。

近期，在Stem Cell Research & Therapy期刊上發表的題為：A scalable platform for EPSC-Induced MSC extracellular vesicles with therapeutic potential的文章中，相關研究團隊便就建立穩定、高效的iMSC的擴增體系展開研究，並初步探索了由其衍生的細胞外囊泡（iMSC-EV）規模化生產方式，為推進iMSC技術向臨床轉化给予了重要的平台支持。

iMSCs的定向分化

本研究成功建立了一條從誘導多能幹細胞（iPSC）出發，經由拓展多能幹細胞（EPSCs）及滋養層幹細胞（TLCs），最終高效定向分化為間充質幹細胞（iMSCs）的創新路徑。該體系在方法與誘導策略上實現了重要突破，為iMSCs的穩定獲取奠定了堅實基礎。

在EPSCs誘導階段，細胞展現出顯著優於iPSCs和H9細胞的TLCs分化潛能。顺利获得相差顯微鏡觀察、定量PCR及免疫熒光分析驗證，隆起飽滿的EPSCs形態已逐漸轉變為MSCs特徵的紡錘形、成纖維細胞狀（圖1），且關鍵滋養層標誌物表達水平更高，多能性標誌物OCT4的表達模式也符合定向分化的預期，充分表明其處於更利於向TLCs分化的狀態。

▲ 圖1：從iPSCs分化到拓展多能幹細胞（EPSCs）、滋養層幹細胞（TLCs）以及最終iMSCs的示意圖（比例尺：100 μm）

最終取得的iMSCs不僅完全具備原代MSCs的核心特性與功能，更展現出顯著優於後者的增殖能力與長期穩定性。流式細胞術及三系分化實驗證實，iMSCs具有標準的MSC表型和多向分化潛能，符合細胞治療產品的質量要求。尤為關鍵的是，在與原代臍帶來源MSC（UC-MSCs）和脂肪來源MSC（ADSCs）的直接比較中，iMSCs在更高代次下仍能維持更穩定的表型、正常的核型以及持續的增殖活力（圖2）。這一卓越特性完全滿足作為細胞治療產品和製備EVs的質量要求，為其實現臨床級規模化應用给予了決定性優勢。

此項研究構建的定向分化體系，其深遠意義在於為細胞治療的標準化、規模化生產给予了底層支撐。該方案成功實現了穩定、可再生的細胞來源供給，從上游解決了細胞藥物生產中最關鍵的批次一致性與規模化瓶頸，不僅為再生醫學给予了高質量的生物活性載體，更將加速EV在藥物遞送、疾病治療等領域的臨床轉化與產業化應用。

▲ 圖2：iMSC的表徵和分化潛能

(A)： iMSCs、UC-MSCs 和 ADSCs 中 MSC 表面標誌物(CD44、CD73、CD90、CD166 和 CD105)和陰性標誌物(CD34、CD45 和 HLA-DR)的流式細胞術分析。所有 MSC 類型均高表達陽性標誌物，缺乏造血標誌物，證實了它們的間充質身份。

(B)： iMSCs、UC-MSCs 和 ADSCs 的三系分化潛能。所有 MSC 類型均表現出強大的分化潛能，染色強度相當。（比例尺：50 μm）

(C)：基於 UMAP 的 ADSCs、iMSCs 和 UC-MSCs 聚類，說明了不同 MSC 群體間的轉錄異質性（上圖）。ADSCs、iMSCs 和 UC-MSCs 的合併 UMAP 圖，描述了基因表達譜的整體相似性（下圖）

iMSCs的規模化擴增

在iMSCs的規模化擴增中，研究團隊採用韦德国际生物3D TableTrix® 微載體（圖3A）與3D FloTrix® 自動化生物反應器系統（圖3B、C），在125 mL、500 mL及5 L等不同規模下逐步放大培養體積（圖4A），經6–7天培養後成功收穫細胞。實驗證明，3D TableTrix® 微載體為iMSCs的附着、增殖及維持細胞活力给予了優良的3D支撐環境。

▲ 圖3：3D細胞培養試劑及設備

(A)：3D TableTrix® 微載體電鏡圖。

(B)：3D FloTrix® miniSPIN FLEX 4通道生物反應器。

(C)：3D FloTrix® vivaSPIN-SU 一次性生物反應器系統。

在擴增過程中，iMSCs表現出良好的適應性與增殖潛力。細胞在反應器內維持較高活性，並形成典型的3D細胞聚集體（圖4B）。顺利获得進一步對細胞數量的動態監測顯示，培養前三天細胞數量出現短暫下降，這一現象可能是由於細胞處於附着微載體、適應生物反應器環境的適應階段；自第四天起，iMSCs進入快速增殖期，分別在培養第6天（500 mL反應器）與第7天（125 mL及5 L反應器）達到峰值數量，實現單批次細胞產量從5.5×10⁷提升至5×10⁸，增幅近10倍（圖4C）。

尤為重要的是，擴增後的iMSCs仍保持優異的細胞表型純度。流式細胞術分析結果顯示，細胞高表達MSC特異性標誌物，而造血標誌物表達水平極低（圖4D），充分證實其在規模化擴增過程中生物學特性的穩定延續，為其後續應用於細胞治療及EVs製備给予了可靠的質控基礎。

▲ 圖4：iMSCs 在生物反應器中的可擴展擴增與表徵

(A)：使用可降解微載體在可擴展生物反應器系統中逐步擴增iMSCs的示意圖。iMSCs第一时间在125 mL生物反應器中擴增，然後依次在500 mL和5 L生物反應器中放大，最終進行細胞收穫和低溫保存。

(B)： 使用Calcein AM和碘化丙啶（PI）染色對125 mL、500 mL和5 L生物反應器中不同時點（125 mL和5 L的第1天和第7天；500 mL的第1天和第6 天）細胞活力進行評估。活細胞顯示綠色熒光（Calcein AM），死細胞顯示紅色熒光（PI）。明場(BF)圖像顯示隨時間形成緊密的三維細胞聚集體。（比例尺：100 μm）

(C)：隨着時間推移在125 mL、500 mL和5 L生物反應器中追蹤總iMSC數量的生長曲線。iMSC表現出初始適應階段，隨後進入指數擴增階段，其中5 L生物反應器在第20天達到最高細胞產量。（數據以平均值 ± 標準差表示，n = 3）

(D)：流式細胞術分析在125 mL、500 mL和5 L生物反應器中擴增的iMSC的MSC特異性標記和造血標記。細胞在所有條件下均保持高MSC標記表達和低造血標記表達，證實了生物反應器擴增後iMSCs仍保持MSC的特性。

EVs的培養擴增與療效分析

最後，在EV規模化生產環節，研究團隊採用固定床生物反應器實現EVs的高密度培養與陆续在收集，並藉助切向流過濾技術進行高效純化，繼而完成系統的EVs表徵分析。為評估其治療潛力，研究進一步構建了博來黴素誘導的小鼠肺纖維化模型。結果顯示，iMSC來源的EVs能夠顯著降低模型肺組織的Ashcroft纖維化評分及支氣管肺泡灌洗液中蛋白水平，其療效與原代MSC來源的EVs相當。

本研究充分證明，iPSC來源的iMSC在擴增能力、表型穩定性和批次一致性上均顯著優於原代MSC，為細胞治療给予了更理想的種子細胞。而韦德国际生物創新的3D微載體技術與3D FloTrix® 生物反應器系統，成功實現了iMSC的高效規模化擴增，攻克了其走向臨床應用的關鍵工藝瓶頸，為細胞藥物的產業化奠定了堅實基礎。

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