蓝光英诺干细胞3D生物打印血管GMP生产工艺实拍

南极熊导读：蓝光英诺是国内生物血管3D打印的领先公司。

作为英诺3D生物打印技术平台应用的“样板间”，干细胞3D生物打印血管（REVOVAS®）这一实施项目现已成功开展临床前动物试验，完成药学和药理毒理相关研究，包括GMP条件下工艺和质量研究、GLP条件下大动物实验，现已进入临床申报关键阶段。

目前，REVOVAS®专利群已经在中国、美国、日本、欧洲获得授权。

随着专利布局完成，REVOVAS®将不再保持神秘，小编也趁此机会带着读者进入到GMP生产车间，一起看看REVOVAS®制作的完整工艺。

打印前准备

REVOVAS®最主要的原材料是自体脂肪间充质干细胞（ADMSCs）。为了获取足够数量的脂肪间充质干细胞，技术人员大约会提前1个月从受体腹部采集脂肪组织，用于提取脂肪间充质干细胞，并对细胞进行扩增培养，然后冻存备用。

为什么是脂肪间充质干细胞？

目前被广泛研究的干细胞类型主要包括胚胎干细胞（Embryonic stem, ES）、通过重编程获得的诱导多能干细胞（Induced pluripotent stem cells, iPSCs）和成体干细胞（somatic stem cells ）。但是ES和iPSCs因为其致瘤性，导致在临床应用过程中存在安全性风险，受到限制。

间充质干细胞MSCs属于成体干细胞，具备良好的自我增殖能力和多向分化潜能；在特定的诱导条件下，不仅可以分化为成骨细胞、成脂细胞以及成软骨细胞，也同样可以分化为内皮细胞、平滑肌细胞、心肌细胞、上皮细胞、肝脏细胞、肌腱细胞等。同时，大量基础研究和临床试验结果显示，MSCs通过分泌细胞外因子，能够通过抗炎、抗过敏及促血管生成，来促进损伤组织的修复。此外，MSCs具备较高的安全性，到目前为止尚未有其致瘤致畸的明确文献报道。因此，MSC是细胞治疗的理想种子细胞。

MSCs存在于各种组织中，包括骨髓、脐带血、胎盘、脂肪。我们选择使用脂肪组织来源的间充质干细胞（adipose tissue-derived mesenchymal stem cells, ADSCs）的主要原因在于：
1、ADSCs具备与其他间充质干细胞相同的分化能力，能够向包括成骨细胞、成脂细胞以及成软骨细胞在内的多种类型细胞分化；
2、ADSCs具有低免疫原性，使用自体来源ADSCs可以有效降低患者出现副反应的风险；
3、ADSCs从脂肪组织中分离获得，目前临床可以通过微创技术方便、重复地从患者身上获取脂肪组织而较少出现术后并发症。

血管打印工艺

1. 细胞复苏

前期细胞培养完成后，收到血管生产指令的细胞工艺技术人员将提前冻存的、足量的干细胞复苏，并确认细胞活率和活性是否可以用于干细胞3D生物血管打印。

2. 生物墨汁制备

生物墨汁的主要成分是生物砖®，而已经复苏的脂肪间充质干细胞首先用于制作生物砖。


什么是生物砖？

生物砖®，是一种细胞封装技术（Cell encapsulation tech，也被为细胞胶囊技术），是细胞与生物材料的复合体，其结构包括种子细胞、核层和壳层三部分。
核层：由生物相容性材料构成，为封装在其内的细胞提供最适合的生长微环境，促进细胞在生物砖内的增殖、迁移、分化以及发挥生物学功能。
壳层：同样由生物相容性材料构成，为细胞提供充足的力学保护，避免其在应用过程中受到机械力的损伤；同时壳层能够维持生物砖整体结构的稳定。

生物砖的制作则是由是蓝光英诺具有自主知识产权的生物砖制备系统（Biosynspherer®）来完成，过程为自动化无菌操作、并实现参数可调。

生物砖一颗一颗从管盘中析出，进入到收集管完成制备，再与相应的生物材料进行均匀混合，即形成生物墨汁。


3. 血管打印

REVOVAS®是一种直线复合型人工血管，主要由PTFE人工血管和干细胞3D生物打印血管构成。所以，REVOVAS®打印过程包括墨汁打印、生物胶打印、PTFE人工血管组装三个步骤。


△图为动物实验取材的REVOVAS实拍

经过设备不断的迭代升级，目前这一环节已经实现了全自动化操作，操作人员只需要将制备好的墨汁放入蓝光英诺具有自主知识产权的3D血管打印机，即可等待设备自动完成墨汁打印及血管组装。同时，设备还可以进行打印后的平整度、完整度的检测，实现该环节的质量控制。

在程序驱动下来回摆动的机械手臂，减少了人为操作可能带来的污染，也提高了设备的工作效率。相比2015年蓝光英诺发布的原型机，干细胞3D生物打印血管又向临床转化更跨进一大步。

打印过程中，生物墨汁中所含有的脂肪间充质干细胞活性和活率始终保持在正常水平，满足植入手术指标。REVOVAS®打印完成后将直接送达实验场地进行植入手术。

至此，干细胞3D生物打印血管制作工艺全部完成，也就是我们能在GMP车间里能看到的全部环节。

术后，植入的REVOVAS®中的脂肪间充质干细胞可以在血流环境和自身机体损伤信号的诱导下，参与形成完整内皮细胞层和平滑肌细胞层，在短期内实现完整血管组织再生，具备正常血管的功能，达到组织修复的效果。

关于REVOVAS®

REVOVAS®是一种不仅能形成内皮细胞层，而且能形成中膜平滑肌层的生物血管，在下肢血管替代、血液透析等领域有优秀的技术表现。

临床前研究中，恒河猴术后最长观察时间大于1000天，五指山小型猪术后最长观察时间大于300天，再生的血管均未出现明显狭窄，且术后受体不需要长期服用抗凝药物。从动物实验的结果可以看到，REVOVAS®可以用于解决人工血管的远期通畅率和“自主”血管形成的医学难题。

除了优秀的技术表现，REVOVAS®为心血管疾病这类慢性病提供了早期治疗的解决途径，早期修复血管组织，根除病变，改善生命质量。一旦应用到临床，也可从医疗技术创新的层面减轻人口老龄化带来的一系列社会问题。文/REVOTEK  英诺生物