Биодеградируемые микроносители 3D TableTrix открывают новые перспективы в клеточной терапии

Актуальность использования микроносителей в клеточной терапии обусловлена их способностью обеспечивать оптимальные условия для роста клеток, служить каркасами в тканевой инженерии и создавать трёхмерную среду, имитирующую естественный внеклеточный матрикс, а также способствуют их целенаправленной доставке к поражённым тканям. Таким образом, интеграция микроносителей в клеточную терапию открывает новые горизонты для разработки более эффективных и безопасных методов лечения. Однако не все микроносители могут быть пригодными для применения в клеточной терапии, поскольку, помимо клеточной пролиферации они должны еще отвечать критериям безопасности. Компания CytoNiche представляет микроносители 3D TableTrix, которые обладают характеристиками, отвечающими требованиям для терапевтического применения.

Преимущества культивирования клеток в 3D

Среди микроносителей, различающихся по составу и структуре, особый интерес представляют те, которые позволяют культивировать клетки в 3D-формате. В микроносителях 3D TableTrix клетки формируют трехмерные структуры, располагаясь в нишах пористой структуры материала. 3D-культивирование лучше имитирует микросреду организма, что значительно улучшает адаптацию клеток при введении в организм в случае клеточной терапии. Для 3D-культуты также характерна более высокая пролиферация и внеклеточная секреция. Преимущества 3D-культивирования наглядно демонстрируются на примере экзосом, полученных из МСК: их продукция значительно выше при 3D-культивировании. Более того, экзосомы из 3D-культур показали более выраженное стимулирующее воздействие на пролиферацию клеток HUVEC, миграцию, тубулогенез и ангиогенез in vivo, по сравнению с экзосомами из 2D-культур (Gao et al., 2021). Многочисленные публикации подтверждают преимущества 3D-культивирования перед 2D, что делает его перспективным направлением исследований и более эффективным способом культивирования для клеточной терапии.

Увеличение площади поверхности культивирования благодаря пористости

Микроносители обеспечивают обширную площадь поверхности для адгезии клеток, позволяя культивировать значительное количество клеток в меньшем объеме. Это снижает трудозатраты, особенно при крупномасштабном производстве. 3D TableTrix представлены различными сериями, разработанными для разных типов клеток, с размером пор от 30 до 50 мкм. Площадь поверхности микроносителей достигает 9000 см²/г.

Рисунок 1. Электронно-микроскопическое изображение 3D TableTrix микроносителей. Mater Today Bio . 2024 Dec 24;30:101426. doi: 10.1016/j.mtbio.2024.101426.

Гибкость интеграции и масштабируемость

Микроносители легко интегрируются в различные системы культивирования, включая спиннер-колбы, волновые и вертикальные биореакторы. Возможность последовательного масштабирования делает их универсальным инструментом для биотехнологических задач. Компания CytoNiche разработала комплексное решение для получения больших объемов МСК на основе микроносителей 3D TableTrix, включающее необходимое оборудование и реагенты. Для наращивания МСК на начальных этапах используются биреактор мини и биореактор микро, а для последующего масштабирования — биореакторы vivaSPIN (2-15 л). Эта платформа позволяет получить 1,5×10⁷ клеток МСК всего за три этапа (Zhang et al., 2022). Дальнейшая автоматизация процесса, включая промывку, замену среды и концентрирование клеток, достигается с помощью системы vivaPREP ULTRA. Финальным этапом является автоматическое дозирование в криопробирки vivaFILL-V.

Биодеградация микроносителей — ключевое свойство для клеточной терапии

Традиционные микроносители, широко применяемые в производстве, несут потенциальный риск для пациентов из-за возможности попадания остаточных частиц в конечный продукт. Это препятствует их квалификации по стандартам cGMP и ограничивает применение в клинических испытаниях и производстве клеточных продуктов. Микроносители, способные растворяться in vitro или разрушаться in vivo, могут решить эти проблемы (Handral et al., 2023).

Микроносители 3D TableTrix деградируют in vitro под воздействием реагента 3D FloTrix Digest или, в ряде случаев, трипсина. Данные микроносители сертифицированы для производства клеточных продуктов FDA-DMF/MF (США) и CDE (Китай).

Культивирование МСК на микроносителях 3D TableTrix с последующей биодеградацией ферментом 3D FloTrix Digest позволяет получить клеточную суспензию с высокой жизнеспособностью. При этом сохраняются ключевые характеристики МСК: способность к трехлинейной дифференцировке, стабильные геномные и иммунофенотипические профили (Yan et al., 2020).

In vivo доставка клеточного материала на животных моделях

Желатиновые микроносители рассматриваются как перспективный способ доставки клеточного материала in vivo. Этот метод позволяет значительно уменьшить повреждение клеток, сохранить их способность к пролиферации и снизить необходимую концентрацию клеток, что открывает новые возможности для крупномасштабного клинического применения. Эксперименты на животных моделях подтверждают высокую эффективность такого подхода. В частности, возможность применения микроносителей 3D TableTrix для культивирования и последующей доставки костномозговых МСК была продемонстрирована при лечении ранней стадии остеонекроза головки бедренной кости у крыс (M. Guo, et al., 2025).

Инъекции микроносителей 3D TableTrix с МСК эпидермального происхождения ускорили заживление ран на ранних стадиях, способствуя формированию более плотного эпителия и активному отложению коллагена в мышиной модели. Это делает данный метод многообещающим для лечения полнослойных дефектов кожи (Zhang M, et al., 2024).

Еще один значимый эффект микроносителей 3D TableTrix был показан на модели лечения артроза у крыс. Введение однократной дозы клеток на микроносителях оказалось столь же эффективным, как и многократное введение высоких доз чистых МСК.

Рисунок 4. Схематическая иллюстрация общего дизайна исследования с использованием 3D TableTrix микроносителей для лечения артроза у крыс. https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2021.05.029

Другие области применения микроносителей

Культивирование клеток на микроносителях — это эффективный и универсальный метод, позволяющий существенно повысить продуктивность различных биотехнологических процессов, включая производство вакцин. Вакцинное производство на основе клеточных технологий активно использует микроносители для поддержания высокой плотности клеточной культуры, что обеспечивает быстрое и масштабируемое производство вакцин. Микроносители 3D TableTrix серии V поддерживают культивирование различных клеточных линий, таких как Vero, MDCK, human diploid, Marc-145, BHK-21, PK-15, fish brain cells и другие. Благодаря пористой структуре и большой площади поверхности, эти микроносители способствуют увеличению выхода вакцин. Их роль в масштабировании производства, обеспечении контролируемых условий культивирования и совместимости с 3D-биореакторными системами отвечает требованиям современных методологий 3D-культивирования клеток, что способствует их широкому применению в биомедицинских исследованиях и терапевтических разработках.

Список публикаций:

• Gao W., Liang T., Jianhua R. He, et al. Stem Cell Research, Volume 54, July 2021;
• Zhang Y., Zhang T., Yang Y., et al., Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine, 16(10), 934–944;
• Handral H. K., Wyrobnik T. Tin-Lun A Lam, et al., Polymers 023, 15(6);
• Yan X., Zhang K., Yang Y, et al., TISSUE ENGINEERING: Part C Volume 26, Number 5, 2020 10.1089/ten.TEC.2020.0039;
• M. Guo, B Qi, et al., Materials Today Bio Volume 30, February 2025, 101426;
• Zhang M, Huang M, Dong X, Wang Y, Zhang L, et al.,. 2024. PeerJ 12:e18418;
• Wang, Liu, Jiao et al., Bioactive Materials Volume 7, January 2022, Pages 478-490.

См. также:

Клеточная терапия, оборудование
СО₂ - инкубаторы
Станции выделения НК и белков, дозирования

Ниже вы можете задать вопрос или оставить запрос в свободной форме: