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High Efficient, Single-Use-Bioreactor simulating mammalian tissue conditions for expression and proliferation

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Un bioreattore per la coltura di cellule staminali umane

Attualmente la produzione di cellule staminali (stem cell, SC) richiede metodi laboriosi che sono scarsamente riproducibili. Un consorzio dell’UE ha sviluppato nuovi bioreattori per la produzione e la differenziazione delle SC umane in vista di applicazioni terapeutiche.

Ricerca di base

La tecnologia basata sulle SC è estremamente importante per le terapie future e ha già dimostrato la sua efficacia negli studi clinici. Per affrontare malattie che comportano rischio di vita tramite la terapia cellulare, occorrono con urgenza nuovi metodi capaci di aumentare la capacità di fabbricazione di SC in condizioni controllate. Il progetto HESUB (High efficient, single-use-bioreactor simulating mammalian tissue conditions for expression and proliferation), finanziato dall’UE, ha sviluppato bioreattori monouso per la produzione di SC. Si tratta di un progetto triennale che ha visto la partecipazione di cinque partner industriali di quattro paesi europei. Il team HESUB ha progettato e sviluppato con successo due versioni del bioreattore monouso (single-use bioreactor, SUB) per perfusione per la coltura di SC umane. I reattori sono dotati di uno scaffold (struttura) in nanofibra elettrofilata (electrospun nanofiber, ENF), ricavato da un polimero biocompatibile e biodegradabile. I sensori monouso misurano il pH e la concentrazione di ossigeno disciolto, rilevando anche metaboliti, glucosio, lattato e ammoniaca. La chimica e l’architettura dello scaffold di ENF sono state ottimizzate per la coltura nel bioreattore perfuso. I ricercatori hanno quindi testato cinque polimeri biodegradabili per la preparazione di ENF. Le due versioni dei bioreattori variano per il loro volume. I mini-bioreattori in acciaio inossidabile da 5 ml sono sistemi altamente riproducibili e facilmente utilizzabili in parallelo, mentre il bioreattore da 50 ml, chiamato SUB-SC, è un bioreattore monouso per la produzione di cellule su più ampia scala. Gli esperimenti nei mini-bioreattori sono riusciti a dimostrare la proliferazione e la differenziazione di SC precursori miogenici dell’uomo. Inoltre, il progetto ha testato la differenziazione delle SC embrionali umane (hESC) in cellule neurali e cellule epatiche. La proliferazione di hESC pluripotenti ha dimostrato con evidenza le potenzialità del bioreattore. I processi sviluppati nei mini-bioreattori sono stati applicati al bioreattore SUB-SC per l’espansione dei precursori miogenici. Una piattaforma aperta per il monitoraggio e il controllo del bioreattore SUB-SC ne permette l’integrazione in qualsiasi strumentazione e sistema di controllo. Il progetto HESUB ha confermato a livello concettuale l’utilità dei SUB-SC nella terapia cellulare, grazie alla produzione di precursori miogenici delle SC umane. Inoltre, HESUB consentirà anche di produrre innesti di organoidi su misura mediante ENF e SC da coltura. Lo disponibilità di SUB-SC commercialmente validi faciliterebbe lo sviluppo delle applicazioni di terapia cellulare, con vantaggi di grande portata.

Parole chiave

Cellule staminali umane, terapia cellulare, HESUB, bioreattore perfuso, innesto di organoidi

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