Der vom SwRI entwickelte Einweg-3D-gedruckte Bioreaktor erntet induzierte pluripotente Stammzellen

Der vom SwRI entwickelte Einweg-3D-gedruckte Bioreaktor erntet induzierte pluripotente Stammzellen

Das Southwest Research Institute (SwRI) hat eine neue Anwendung für seinen Zellexpansions-Bioreaktor demonstriert, um das Tissue Engineering und zellbasierte Therapien zur Behandlung von Verletzungen und Krankheiten voranzutreiben.

SwRI-Wissenschaftler nutzten den Bioreaktor, um induzierte pluripotente Stammzellen (iPSCs) zu replizieren, die aus erwachsener Haut, Blut und anderen somatischen Zellen stammen. Ihr pluripotenter Zustand ermöglicht es iPSCs, sich in jeden anderen Zelltyp im Körper zu differenzieren, ähnlich wie embryonale Stammzellen, jedoch ohne die gleichen ethischen Unklarheiten. Für die regenerative Medizin und die individualisierte Gesundheitsversorgung werden große Mengen an iPSCs benötigt, die aktuelle Technologie erfordert jedoch eine manuelle Produktion.

Mit dem von SwRI entwickelten 3D-gedruckten Einweg-Bioreaktor konnten wir erfolgreich erhebliche Mengen an iPSCs ernten. Wir arbeiten daran, diese iPSCs weiter in neuronale Vorläuferzellen zu differenzieren, die die Regeneration von Neuronen unterstützen könnten, die durch Verletzungen geschädigt wurden. Internationale Studien haben gezeigt, dass neurale Vorläuferzellen das Rückenmark reparieren können, wenn sie in den ersten 28 Tagen nach einer Rückenmarksverletzung verabreicht werden.“

Nick Mc Mahon, leitender Forschungswissenschaftler, Leiter des Projekts

Die 3D-gedruckte Bioreaktormatrix von SwRI weist im Vergleich zu herkömmlichen 2D-Zellkulturgeräten wie Flaschen oder Schalen ein größeres Oberfläche-Volumen-Verhältnis auf und kann mithilfe einer automatisierten Perfusionsmethode mehr Zellen wachsen lassen. Aufgrund der außergewöhnlichen Geometrie des SwRI-Bioreaktors behalten die Zellen während des Kultivierungsprozesses eine Monoschicht bei, ohne Cluster zu bilden, wodurch das Risiko einer spontanen Differenzierung in den falschen Zelltyp minimiert wird.

„Seit der Entdeckung von iPSCs in den frühen 2000er Jahren haben Wissenschaftler ihr Potenzial erforscht, die Medizin zu revolutionieren, indem sie die eigenen Zellen eines Patienten verwenden, um beschädigtes Gewebe zu reparieren oder zu ersetzen, um eine Immunabstoßung zu vermeiden. Im Gegensatz zu embryonalen Stammzellen stellen iPSCs keine ethischen Kontroversen dar, was sie zu einem vielversprechenden und verantwortungsvollen Weg zur personalisierten Medizin macht“, sagte Institutsingenieur Dr. Jian Ling.

SwRI plant, den Prototyp weiter zu verfeinern, um die Automatisierung voranzutreiben und eine vereinfachte Plug-and-Play-Zellreplikationsplattform bereitzustellen, um die Entwicklung iPSC-basierter Therapien zu beschleunigen.

Dieses Projekt wurde durch das interne Forschungs- und Entwicklungsprogramm des SwRI finanziert. Im Jahr 2024 investierte SwRI mehr als 11 Millionen US-Dollar in die Technologie von morgen, um seine Wissensbasis zu erweitern, seinen Ruf als führendes Unternehmen in Wissenschaft und Technologie zu stärken und die berufliche Entwicklung seiner Mitarbeiter zu fördern. Weitere Informationen finden Sie unter: Interne Forschung und Entwicklung des Southwest Research Institute.

Die Abteilung für Pharmazeutik und Biotechnik des SwRI treibt neue pharmazeutische Forschung, kundenspezifische Tests und biomedizinische Geräte voran. SwRI-Mitarbeiter werden vom 9. bis 12. November auf der PharmSci 360 der American Association of Pharmaceutical Scientists (AAPS) in San Antonio einen Vortrag halten.

Quellen: