本文转载自公众号：睿生生物
近年来，3D细胞培养技术的兴起，使细胞在体外的生长环境更接近于生物体内的状态，可有效模拟细胞在人体内的微环境，进而可进行更加准确的高通量药物筛选、疾病研究。但3D细胞培养对悬浮流场和环境稳态有着更高的要求，同时3D细胞培养所需的建模成本较高。
3D细胞培养已成为大趋势
3D培养是指通过细胞聚集建立细胞球或将细胞嵌入支架上或支架内，构成三维的细胞-细胞或细胞-载体复合物，并在构建的三维立体空间结构进行生长、增殖与迁移。与传统的2D培养相比，3D培养能够更好地模拟细胞在体内的生长环境及其复杂过程，比如信号转导、空间结构变化、生理反应、生长动力学和可溶性介质的分泌等。
【图】2D和3D的培养区别
3D细胞培养的显著优势
1、模拟组织微环境
2、增强细胞生长和功能化
3D培养提供了更大的表面积和相对较高的细胞密度，同时基于仿生特性，这有助于增强细胞的生长和功能化能力，相比之下，2D培养的细胞生长被限制在单一平面上，与体内微环境具有明显的差异性，细胞不仅会在这种非生理环境中改变自己的行为，导致细胞许多关键功能丢失或者有效的信号传递错误，甚至是早衰。
3、增加细胞-基质相互作用
间充质干细胞对于周围基质的支持非常重要。3D培养可以提供更多的细胞-基质界面，增加细胞与周围环境的相互作用。3D培养能更好地模拟细胞行为特征，在3D培养方式中其培养空间和机械条件促使细胞能够表现出异质生长，呈现不同的表型，表达不同的基因和蛋白质产物。
4、提供更好的药物筛选平台
3D iPSC培养技术崭露头角
3D培养提高了细胞产量，节省耗材与人工成本，成为细胞规模化制备的可靠选择，适用于间充质干细胞、iPSC等多种干细胞、T细胞、CHO细胞等。
例如，Nature Protocol杂志上发表题为“Continuous human iPSC-macrophage mass production by suspension culture in stirred tank bioreactors“的iPSC来源的巨噬细胞大规模制备策略，使用搅拌式生物反应器进行3D悬浮规模化扩增iPSC，从而实现大规模制备iPSC来源的巨噬细胞的能力。
图2：文献链接 https://www.nature.com/articles/s41596-021-00654-7
该策略关键特点是通过最大程度简化的细胞因子组合，诱导iPSC聚集物分化形成“髓系细胞形成复合体”的中间体。与其他利用iPSC分化细胞谱系的“分批分化方法”相比，“髓系细胞形成复合体”在悬浮培养中可以稳定维持，并不断产生功能性、高纯度的iPSC来源的巨噬细胞。
本文中基于3D悬浮培养在120ml的体系内，即可在数月时间持续实现每周收获一次（~1-4×107个iPSC来源的巨噬细胞）。应用生物反应器技术可以实时监测关键工艺参数，如生物量、pH值、溶解氧和营养水平，在动态的营养交互中实现细胞更高质量的扩增。同时，文章指出从iPSC扩增到第一次收获iPSC来源的巨噬细胞仅需28天。
3D悬浮扩增培养技术为生产具有高生物活性和高纯度iPSC来源的巨噬细胞提供了一个可规模化和连续生产的平台，与传统的个体分化方法相比，大大提高了整体细胞产量。如果使用生物反应器技术，这允许对许多工艺参数进行监测和控制，有利于工艺的进一步优化，并支持开发自动化和连续补换液策略等，以实现更大规模的工艺放大。
睿生生物3D iPSC培养系统重磅上线
睿生生物作为专注于细胞与基因治疗(CGT)相关设备与耗材研发、生产、销售为一体的生物工程技术公司，重磅推出了全国首台DASEA®Regenbio全自动3D iPSC培养系统，为iPSC规模化扩增培养量身定制。此次产品的发布，可为研究iPSC相关的下游产业降本增效，帮助降低药物开发的成本和价格，对推动iPSC的临床转化及产业化进程具有重要意义。
DASEA®Regenbio全自动3D iPSC培养系统是针对无生物支架材料支撑，剪切力敏感，流场稳定性要求高的聚团型悬浮细胞规模化培养工艺自主研发的一款数字化(Digitalized)、自动化 (Automated)、规模化(Scalable)、封闭化(Enclosed)、活性化(Activated）的生物反应器。自主研发人机交互生态系统，人机融合，简约高效。中大型PLC主控系统，精准控制，功能完备，支持用户定制化拓展。精准的参数控制和强大的数据管理让细胞培养无忧。
水轮车混合桨：基于CFD流体仿真设计，超低剪切，低损伤。
表里通气：同时支持表通和里通，满足不同工艺需求。
专用小泡：专用小泡增大气液接触面积，高效传质。
正反转运行：满足多种流体力学需求；调速与正反切换平滑柔和。
磁耦合电机：无机封结构、密封性好、安全性高。
可拓展罐盖：支持定制，满足不同客户需求。
简易校准：支持温度、pH和DO传感器校准，自动记录。
断电保护：自动恢复断电前数据继续工作。
多种模式和配方：多种模式、配方控制，满足不同工艺需求。
多级权限：自定义多级用户权限。
审计追踪：符合GMP规范，数据完整可追溯。
人机交互：自主研发人机交互界面、操作简单易用。
产品优势
参考资料：
[1] How Do Cells Cultured in 2D and 3D Differ? A Dimension Shift
[2] Ackermann, M., Rafiei Hashtchin, A., Manstein, F. et al. Continuous human iPSC-macrophage mass production by suspension culture in stirred tank bioreactors. Nat Protoc
