Các microcarrier dựa trên gelatin mang lại năng suất và khả năng tăng sinh cao hơn so với các microcarrier thương mại hiện có
Science Daily, 29/10/2020
Các nhà nghiên cứu đã phát triển một loại vi hạt (microcarrier) hoàn toàn mới để sản xuất và tăng sinh tế bào quy mô lớn mang lại năng suất cao hơn và hiệu quả về chi phí hơn so với các phương pháp truyền thống, đồng thời giảm các bước cần thiết trong quá trình thu hồi tế bào. Khám phá này có thể giúp điều trị các bệnh như khuyết tật xương và sụn, bệnh ghép chống chủ.
Các nhà nghiên cứu từ Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART), doanh nghiệp nghiên cứu của MIT tại Singapore, đã phát triển một microcarrier hoàn toàn mới để sản xuất và tăng sinh tế bào quy mô lớn mang lại năng suất cao hơn và hiệu quả về chi phí hơn so với các phương pháp truyền thống, đồng thời giảm các bước cần thiết trong quá trình thu hồi tế bào. Microcarrier là các hạt được sử dụng trong sản xuất tế bào bằng bioreactor.
Microcarrier dựa trên gelatin có thể tự phân hủy vừa mới được phát triển của SMART đã được chứng minh là hữu ích cho việc tăng sinh các tế bào gốc trung mô (MSCs), một loại tế bào đang được quan tâm nhiều hiện nay vì chúng có thể được phân lập từ các mô trưởng thành và tăng sinh để điều trị các bệnh như khuyết tật xương và sụn, bệnh ghép chống chủ (bệnh xảy ra khi cơ thể bệnh nhân được cấy ghép bị tấn công bởi các lympho T từ mô ghép). Khả năng tự phân hủy này của các microcarrier cũng loại bỏ một bước tách bổ sung để thu hồi các tế bào từ microcarrier. Điều này làm giảm sự phức tạp của quá trình sản xuất tế bào và tăng khả năng thu hoạch dễ dàng các tế bào trị liệu để tạo ra sản phẩm cho bệnh nhân.
Phân tích quan trọng của SMART đối với sản xuất thuốc cá thể hóa (CAMP), nhóm nghiên cứu liên ngành (IRG) đã khám phá ra rằng microcarrier gelatin hòa tan hoàn toàn trong quá trình xử lý bằng enzym, có thể hữu ích ở bước thu hồi tế bào – một trong những trở ngại hiện nay trong nuôi cấy 3D. Microcarrier gelatin mới này cho thấy năng suất cao hơn và giảm mất tế bào ở bước thu hoạch so với microcarrier thương mại, với hiệu quả gắn kết tế bào và tốc độ tăng sinh tương đương.
Khám phá của họ được trình bày trong một bài báo có tiêu đề “Dissolvable gelatin-based microcarriers generated through droplet microfluidics for expansion and culture of mesenchymal stromal cells” được xuất bản trên Biotechnology Journal và đồng tác giả là các nhà nghiên cứu từ SMART CAMP, Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), Đại học Quốc gia Singapore (NUS) và Đại học Hồng Kông (CityU).
Tiến sĩ Ee Xien Ng, tác giả chính của bài báo và là cựu sinh viên CAMP cho biết: “Nghiên cứu của chúng tôi đã đạt được hơn 90% tỷ lệ thu hoạch các tế bào được nuôi cấy trên các microcarrier gelatin, cao hơn đáng kể so với tỷ lệ thu hoạch 50-60% trong các tiêu chuẩn hiện hành. Việc sử dụng microcarrier gelatin cũng đạt được sự kiểm soát chặt chẽ đối với kích thước microcarrier (ví dụ, đường kính và độ cứng của các hạt), tạo điều kiện môi trường đồng nhất thuận lợi cho kiểm soát số lượng tế bào phù hợp trên mỗi microcarrier.”
Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng MSCs được nuôi cấy bằng microcarrier gelatin giữ lại được các thuộc tính chất lượng quan trọng của các tế bào được thu hồi, chẳng hạn như mức độ đa tiềm năng trilineage cao hơn với hiệu suất biệt hóa cân bằng hơn so với các microcarrier thương mại. Hầu hết các microcarrier thương mại cho thấy xu hướng tương tự về hiệu xuất biệt hóa mô mỡ, trong khi làm mất đi một số mức độ khả năng biệt hóa tạo xương và sụn.
Giáo sư Krystyn J. Van Vliet, đồng tác giả của bài báo cũng là người dẫn đầu nghiên cứu tại CAMP và là Giáo sư về Khoa học vật liệu và Công nghệ sinh học tại MIT cho biết: “Những đổi mới trong microcarrier sẽ hỗ trợ khả năng tăng sinh của một số loại tế bào như MSCs cho liệu pháp dựa trên tế bào, bao gồm cả các ứng dụng y học tái tạo. Việc phát triển một nền tảng microcarrier để nuôi cấy MSCs là một phần quan trọng giúp SMART CAMP hiểu và quản lý các thuộc tính chất lượng quan trọng của các sản phẩm trị liệu tế bào này. Chúng tôi hy vọng khám phá của chúng tôi sẽ giúp mang lại các liệu pháp tế bào tốt hơn, hiệu quả hơn và có thể mở rộng với kết quả điều trị có thể dự đoán được cho nhiều nhu cầu của bệnh nhân và mang lại hiệu suất thu hoạch cao các tế bào tiềm năng này.”
Trong khi nghiên cứu tập trung vào việc liệu các microcarrier gelatin có phù hợp cho nuôi cấy và tăng sinh MSCs hay không, ngoài ra nghiên cứu của nhóm có thể được mở rộng cho nuôi cấy các loại tế bào phụ thuộc vi hạt khác.
Nghiên cứu được thực hiện bởi SMART và được hỗ trợ bởi Quỹ Nghiên cứu Quốc gia (NRF) Singapore theo chương trình Campus for Research Excellence And Technological Enterprise (CREATE).
Tài liệu tham khảo:
Ee Xien Ng, Ming Wang, Shu Hui Neo, Ching Ann Tee, Chia‐Hung Chen, Krystyn J. Van Vliet. Dissolvable Gelatin‐Based Microcarriers Generated Through Droplet Microfluidics for Expansion and Culture of Mesenchymal Stromal Cells. Biotechnology Journal, 2020; 2000048 DOI: 10.1002/biot.202000048
Nguồn: Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART)
