Журнал исследований костей
Открытый доступ

Абстрактный

3-D Perfusion Bioreactor Process Optimization for CD34+ Hematopoietic Stem Cell Culture and Differentiation towards Red Blood Cell Lineage

Греггори Дж. Хауслер, Кристофер Пекор, Тошио Мики, Ева Шмельцер, Катрин Цайлингер и Йорг К. Герлах

Оптимизация процесса для клеточной инженерии in vitro расширения и дифференциации культуры гемопоэтических стволовых клеток CD34+ в направлении линий эритроцитов (RBC) продолжает оставаться многогранной сложной операцией. Эта работа фокусируется на трех экспериментах по аспектам процесса с целью обеспечения улучшенных условий для культивирования HCS в направлении линий эритроцитов в четырехкамерных биореакторах на основе полых волокон . В первой серии экспериментов были определены идеальные условия для расширения и дифференциации CD34+ HSC в эритроциты путем тестирования влияния начальной плотности посева клеток (3000 клеток/мл по сравнению с 20000 клеток/мл), частоты пополнения среды и переноса в новые лунки для расширения с использованием культур 2D transwell plate в течение 28 дней. Результаты показывают, что более низкая плотность 3000 клеток/мл и более частая смена среды способствуют более высоким уровням расширения клеток. Во втором независимом наборе экспериментов культуры биореакторов с полыми волокнами использовались для оценки того, являются ли инокуляция и сбор клеток с такой технологической платформы биореактора потенциально повреждающими HSC, приводя к неблагоприятным результатам. Четыре лабораторных биореактора с объемом камеры для клеток объемом 8 мл были инокулированы с начальной плотностью посева HSC 20 000 клеток/мл каждый, перфузировались в течение 4 часов, а затем собирались для определения процента восстановления. Клетки были эффективно извлечены из биореакторов, и в последующих 2D обычных культурах пластин восстановленные клетки расширялись так же, как и контрольные культуры, что указывает на то, что процедуры инокуляции и сбора не являются источником механических повреждений или потери клеток во время культивирования в биореакторе. Наконец, в третьем независимом наборе экспериментов использовались несколько лабораторных биореакторов объемом 8 мл с начальной плотностью посева HSC 20 000 клеток/мл. Клетки культивировались с тремя временными интервалами в течение 8–11 дней (n=10), 12–14 дней (n=15) или 15–22 дней (n=3) с результатами кратности расширения 106,0 ± 94,0, 999,5 ± 589,6 и 456,3 ± 33,6 соответственно. Хотя для полной крупномасштабной оптимизации эритроцитов необходимы дополнительные исследования, результаты этих исследований привели к методическому пониманию улучшенных условий для культивирования HSC в системах биореакторов с полыми волокнами .