新方法在多芯片确定性横向位移 (DLD) 微流控平台上采用世界首创的连续分选技术，使从骨髓样本中获得的 MSC 数量增加了一倍，并将所需时间缩短至 20 分钟左右。它还减少了由于提取的骨髓减少而导致的供体不适，加速了细胞生产，并简化了细胞疗法的制造。这一进步代表着向使用间充质干细胞进行更容易获得和更有效的先进医疗治疗迈出了重要一步——包括治疗骨关节炎、自身免疫性疾病和传染病以及神经系统疾病。
细胞疗法是一个医学领域，细胞被用作活体药物来对抗疾病或恢复和替换受损细胞。再生医学和免疫疗法的进步使无数患者受益；他们为以前的难治性疾病提供了许多新的治疗替代方案，还有数百种正在开发中，为患者带来了新的希望。然而，获得高质量的原材料（在本例中为间充质干细胞）长期以来一直是细胞疗法生产的一个障碍，因为离心等传统分离方法效率低下且复杂。除了大约两到三个小时的较长处理时间之外，当前的方法还由于渗透压和复杂的工作流程等挑战而导致产量低。荧光激活细胞分选 (FACS) 等最先进的分选技术依赖于昂贵的抗体和复杂的制备，这对这些活体药物的制造造成了重大限制。
最近发表在《芯片实验室》杂志上的一篇题为“使用 DLD 微流控分选从骨髓抽吸物中富集可扩展间充质干细胞”的论文中，SMART 研究人员开创了革命性的干细胞分选平台，解决了大规模细胞分选的挑战和制造。该平台利用 DLD 微流控技术（一种区分干细胞和血细胞的无标记细胞分选方法），只需 20 分钟即可处理小骨髓样本（2.5 mL），与传统方法相比，干细胞产量提高了一倍，并绕过了昂贵的成本试剂和复杂的过程。
在 SMART 首创的这种方法中，到达实验室的人类骨髓样本经过简单的过滤步骤，以去除可能阻碍芯片的不需要的细胞和组织。然后将样品加载到 SMART 的分选平台上，感兴趣的细胞 (MSC) 会自动分选并收集在出口储液器中。然后将这些收集到的细胞合并到小瓶中，以便根据需要进行进一步处理和定量。
细胞分选的这一创新突破利用了微流体技术，利用了细胞的自然特性并消除了标记的必要性。使用传统方法，使用荧光或磁性标签来标记某些细胞特征来对细胞进行分选。这是具有挑战性的，因为这些标签可能会干扰后续的分析和测试，或更严重地损害细胞。相比之下，SMART 开发的 DLD 方法等被动技术用户友好，对细胞温和，并且可以轻松集成到临床样本处理工作流程中。间充质干细胞对其外部环境非常敏感，扰动可能会以意想不到的方式改变其生物学特性。
“这个新颖的平台通过更高效、无标签且重要的是无缝集成到当前工业制造流程中，为干细胞分选提供了全新的视角。我们 SMART 的研究团队对这项技术为该领域带来的可能性感到兴奋。干细胞研究和治疗。该技术的成功示范使我们更有信心涉足其他生物加工应用，例如具有巨大临床影响潜力的白细胞去除术。这将显着加速尖端治疗的开发并提高细胞治疗的可及性， ”SMART CAMP 研究工程师、该论文的主要作者 Nicholas Tan 先生说道。
“尽管 DLD 细胞分选先前已得到证实，但这项工作的新颖之处在于，我们能够以足够高的处理流速部署该技术，以影响现实世界的干细胞制造工作流程。我认为生物制造和生物加工领域应用微流控技术有很大潜力，可以提高整体效率并显着降低成本。”SMART CAMP 联合首席研究员、麻省理工学院生物工程和电气工程教授 Jongyoon Han 教授说道。论文的通讯作者。
未来的工作重点是通过使用逆转录聚合酶链反应 (RT-PCR) 和分化测定等方法评估从人骨髓样本中分选的 MSC 的质量来完善技术。同时，CAMP 正在努力提高分选速度和分辨率，同时改进系统的设计以实现便携性和用户友好性，并将吞吐量提高到每分钟 10 毫升。
我们的创新方法标志着细胞分选（细胞治疗的关键过程）的范式转变。通过利用微流体技术来利用细胞的固有特性，我们不再需要繁琐且昂贵的标记方法。它不仅简化了分类过程，还确保医学研究结果更加准确和可靠。在我们致力于推进科学前沿的推动下，这一突破预示着细胞研究领域的一个里程碑。”
Kerwin Kwek 博士，SMART CAMP 研究科学家
