藍光英諾干細胞3D生物打印血管GMP生產工藝實拍

南極熊導讀：藍光英諾是國內生物血管3D打印的領先公司。

作為英諾3D生物打印技術平臺應用的“樣板間”，干細胞3D生物打印血管（REVOVAS®）這一實施項目現已成功開展臨床前動物試驗，完成藥學和藥理毒理相關研究，包括GMP條件下工藝和質量研究、GLP條件下大動物實驗，現已進入臨床申報關鍵階段。

目前，REVOVAS®專利群已經在中國、美國、日本、歐洲獲得授權。

隨著專利布局完成，REVOVAS®將不再保持神秘，小編也趁此機會帶著讀者進入到GMP生產車間，一起看看REVOVAS®制作的完整工藝。

打印前準備

REVOVAS®最主要的原材料是自體脂肪間充質干細胞（ADMSCs）。為了獲取足夠數量的脂肪間充質干細胞，技術人員大約會提前1個月從受體腹部采集脂肪組織，用于提取脂肪間充質干細胞，并對細胞進行擴增培養(yǎng)，然后凍存?zhèn)溆谩?br />
為什么是脂肪間充質干細胞？

目前被廣泛研究的干細胞類型主要包括胚胎干細胞（Embryonic stem, ES）、通過重編程獲得的誘導多能干細胞（Induced pluripotent stem cells, iPSCs）和成體干細胞（somatic stem cells ）。但是ES和iPSCs因為其致瘤性，導致在臨床應用過程中存在安全性風險，受到限制。

間充質干細胞MSCs屬于成體干細胞，具備良好的自我增殖能力和多向分化潛能；在特定的誘導條件下，不僅可以分化為成骨細胞、成脂細胞以及成軟骨細胞，也同樣可以分化為內皮細胞、平滑肌細胞、心肌細胞、上皮細胞、肝臟細胞、肌腱細胞等。同時，大量基礎研究和臨床試驗結果顯示，MSCs通過分泌細胞外因子，能夠通過抗炎、抗過敏及促血管生成，來促進損傷組織的修復。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報道。因此，MSC是細胞治療的理想種子細胞。

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干細胞（adipose tissue-derived mesenchymal stem cells, ADSCs）的主要原因在于：
1、ADSCs具備與其他間充質干細胞相同的分化能力，能夠向包括成骨細胞、成脂細胞以及成軟骨細胞在內的多種類型細胞分化；
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副反應的風險；
3、ADSCs從脂肪組織中分離獲得，目前臨床可以通過微創(chuàng)技術方便、重復地從患者身上獲取脂肪組織而較少出現術后并發(fā)癥。

血管打印工藝

1. 細胞復蘇

前期細胞培養(yǎng)完成后，收到血管生產指令的細胞工藝技術人員將提前凍存的、足量的干細胞復蘇，并確認細胞活率和活性是否可以用于干細胞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®，而已經復蘇的脂肪間充質干細胞首先用于制作生物磚。


什么是生物磚？

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

生物磚的制作則是由是藍光英諾具有自主知識產權的生物磚制備系統(tǒng)（Biosynspherer®）來完成，過程為自動化無菌操作、并實現參數可調。

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


3. 血管打印

REVOVAS®是一種直線復合型人工血管，主要由PTFE人工血管和干細胞3D生物打印血管構成。所以，REVOVAS®打印過程包括墨汁打印、生物膠打印、PTFE人工血管組裝三個步驟。


△圖為動物實驗取材的REVOVAS實拍

經過設備不斷的迭代升級，目前這一環(huán)節(jié)已經實現了全自動化操作，操作人員只需要將制備好的墨汁放入藍光英諾具有自主知識產權的3D血管打印機，即可等待設備自動完成墨汁打印及血管組裝。同時，設備還可以進行打印后的平整度、完整度的檢測，實現該環(huán)節(jié)的質量控制。

在程序驅動下來回擺動的機械手臂，減少了人為操作可能帶來的污染，也提高了設備的工作效率。相比2015年藍光英諾發(fā)布的原型機，干細胞3D生物打印血管又向臨床轉化更跨進一大步。

打印過程中，生物墨汁中所含有的脂肪間充質干細胞活性和活率始終保持在正常水平，滿足植入手術指標。REVOVAS®打印完成后將直接送達實驗場地進行植入手術。

至此，干細胞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)。

術后，植入的REVOVAS®中的脂肪間充質干細胞可以在血流環(huán)境和自身機體損傷信號的誘導下，參與形成完整內皮細胞層和平滑肌細胞層，在短期內實現完整血管組織再生，具備正常血管的功能，達到組織修復的效果。

關于REVOVAS®

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

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

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