藍(lán)光英諾干細(xì)胞3D生物打印血管GMP生產(chǎn)工藝實(shí)拍

南極熊導(dǎo)讀：藍(lán)光英諾是國內(nèi)生物血管3D打印的領(lǐng)先公司。

作為英諾3D生物打印技術(shù)平臺(tái)應(yīng)用的“樣板間”，干細(xì)胞3D生物打印血管（REVOVAS®）這一實(shí)施項(xiàng)目現(xiàn)已成功開展臨床前動(dòng)物試驗(yàn)，完成藥學(xué)和藥理毒理相關(guān)研究，包括GMP條件下工藝和質(zhì)量研究、GLP條件下大動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)已進(jìn)入臨床申報(bào)關(guān)鍵階段。

目前，REVOVAS®專利群已經(jīng)在中國、美國、日本、歐洲獲得授權(quán)。

隨著專利布局完成，REVOVAS®將不再保持神秘，小編也趁此機(jī)會(huì)帶著讀者進(jìn)入到GMP生產(chǎn)車間，一起看看REVOVAS®制作的完整工藝。

打印前準(zhǔn)備

REVOVAS®最主要的原材料是自體脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞（ADMSCs）。為了獲取足夠數(shù)量的脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞，技術(shù)人員大約會(huì)提前1個(gè)月從受體腹部采集脂肪組織，用于提取脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞，并對(duì)細(xì)胞進(jìn)行擴(kuò)增培養(yǎng)，然后凍存?zhèn)溆谩?br />
為什么是脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞？

目前被廣泛研究的干細(xì)胞類型主要包括胚胎干細(xì)胞（Embryonic stem, ES）、通過重編程獲得的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（Induced pluripotent stem cells, iPSCs）和成體干細(xì)胞（somatic stem cells ）。但是ES和iPSCs因?yàn)槠渲铝鲂�，�?dǎo)致在臨床應(yīng)用過程中存在安全性風(fēng)險(xiǎn)，受到限制。

間充質(zhì)干細(xì)胞MSCs屬于成體干細(xì)胞，具備良好的自我增殖能力和多向分化潛能；在特定的誘導(dǎo)條件下，不僅可以分化為成骨細(xì)胞、成脂細(xì)胞以及成軟骨細(xì)胞，也同樣可以分化為內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、心肌細(xì)胞、上皮細(xì)胞、肝臟細(xì)胞、肌腱細(xì)胞等。同時(shí)，大量基礎(chǔ)研究和臨床試驗(yàn)結(jié)果顯示，MSCs通過分泌細(xì)胞外因子，能夠通過抗炎、抗過敏及促血管生成，來促進(jìn)損傷組織的修復(fù)。此外，MSCs具備較高的安全性，到目前為止尚未有其致瘤致畸的明確文獻(xiàn)報(bào)道。因此，MSC是細(xì)胞治療的理想種子細(xì)胞。

MSCs存在于各種組織中，包括骨髓、臍帶血、胎盤、脂肪。我們選擇使用脂肪組織來源的間充質(zhì)干細(xì)胞（adipose tissue-derived mesenchymal stem cells, ADSCs）的主要原因在于：
1、ADSCs具備與其他間充質(zhì)干細(xì)胞相同的分化能力，能夠向包括成骨細(xì)胞、成脂細(xì)胞以及成軟骨細(xì)胞在內(nèi)的多種類型細(xì)胞分化；
2、ADSCs具有低免疫原性，使用自體來源ADSCs可以有效降低患者出現(xiàn)副反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)；
3、ADSCs從脂肪組織中分離獲得，目前臨床可以通過微創(chuàng)技術(shù)方便、重復(fù)地從患者身上獲取脂肪組織而較少出現(xiàn)術(shù)后并發(fā)癥。

血管打印工藝

1. 細(xì)胞復(fù)蘇

前期細(xì)胞培養(yǎng)完成后，收到血管生產(chǎn)指令的細(xì)胞工藝技術(shù)人員將提前凍存的、足量的干細(xì)胞復(fù)蘇，并確認(rèn)細(xì)胞活率和活性是否可以用于干細(xì)胞3D生物血管打印。

2. 生物墨汁制備

生物墨汁的主要成分是生物磚®，而已經(jīng)復(fù)蘇的脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞首先用于制作生物磚。


什么是生物磚？

生物磚®，是一種細(xì)胞封裝技術(shù)（Cell encapsulation tech，也被為細(xì)胞膠囊技術(shù)），是細(xì)胞與生物材料的復(fù)合體，其結(jié)構(gòu)包括種子細(xì)胞、核層和殼層三部分。
核層：由生物相容性材料構(gòu)成，為封裝在其內(nèi)的細(xì)胞提供最適合的生長微環(huán)境，促進(jìn)細(xì)胞在生物磚內(nèi)的增殖、遷移、分化以及發(fā)揮生物學(xué)功能。
殼層：同樣由生物相容性材料構(gòu)成，為細(xì)胞提供充足的力學(xué)保護(hù)，避免其在應(yīng)用過程中受到機(jī)械力的損傷；同時(shí)殼層能夠維持生物磚整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

生物磚的制作則是由是藍(lán)光英諾具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的生物磚制備系統(tǒng)（Biosynspherer®）來完成，過程為自動(dòng)化無菌操作、并實(shí)現(xiàn)參數(shù)可調(diào)。

生物磚一顆一顆從管盤中析出，進(jìn)入到收集管完成制備，再與相應(yīng)的生物材料進(jìn)行均勻混合，即形成生物墨汁。


3. 血管打印

REVOVAS®是一種直線復(fù)合型人工血管，主要由PTFE人工血管和干細(xì)胞3D生物打印血管構(gòu)成。所以，REVOVAS®打印過程包括墨汁打印、生物膠打印、PTFE人工血管組裝三個(gè)步驟。


△圖為動(dòng)物實(shí)驗(yàn)取材的REVOVAS實(shí)拍

經(jīng)過設(shè)備不斷的迭代升級(jí)，目前這一環(huán)節(jié)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化操作，操作人員只需要將制備好的墨汁放入藍(lán)光英諾具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的3D血管打印機(jī)，即可等待設(shè)備自動(dòng)完成墨汁打印及血管組裝。同時(shí)，設(shè)備還可以進(jìn)行打印后的平整度、完整度的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)該環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制。

在程序驅(qū)動(dòng)下來回?cái)[動(dòng)的機(jī)械手臂，減少了人為操作可能帶來的污染，也提高了設(shè)備的工作效率。相比2015年藍(lán)光英諾發(fā)布的原型機(jī)，干細(xì)胞3D生物打印血管又向臨床轉(zhuǎn)化更跨進(jìn)一大步。

打印過程中，生物墨汁中所含有的脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞活性和活率始終保持在正常水平，滿足植入手術(shù)指標(biāo)。REVOVAS®打印完成后將直接送達(dá)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地進(jìn)行植入手術(shù)。

至此，干細(xì)胞3D生物打印血管制作工藝全部完成，也就是我們能在GMP車間里能看到的全部環(huán)節(jié)。

術(shù)后，植入的REVOVAS®中的脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞可以在血流環(huán)境和自身機(jī)體損傷信號(hào)的誘導(dǎo)下，參與形成完整內(nèi)皮細(xì)胞層和平滑肌細(xì)胞層，在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)完整血管組織再生，具備正常血管的功能，達(dá)到組織修復(fù)的效果。

關(guān)于REVOVAS®

REVOVAS®是一種不僅能形成內(nèi)皮細(xì)胞層，而且能形成中膜平滑肌層的生物血管，在下肢血管替代、血液透析等領(lǐng)域有優(yōu)秀的技術(shù)表現(xiàn)。

臨床前研究中，恒河猴術(shù)后最長觀察時(shí)間大于1000天，五指山小型豬術(shù)后最長觀察時(shí)間大于300天，再生的血管均未出現(xiàn)明顯狹窄，且術(shù)后受體不需要長期服用抗凝藥物。從動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以看到，REVOVAS®可以用于解決人工血管的遠(yuǎn)期通暢率和“自主”血管形成的醫(yī)學(xué)難題。

除了優(yōu)秀的技術(shù)表現(xiàn)，REVOVAS®為心血管疾病這類慢性病提供了早期治療的解決途徑，早期修復(fù)血管組織，根除病變，改善生命質(zhì)量。一旦應(yīng)用到臨床，也可從醫(yī)療技術(shù)創(chuàng)新的層面減輕人口老齡化帶來的一系列社會(huì)問題。文/REVOTEK  英諾生物