[发明专利]用于细胞的生物反应器放大的细胞培养系统

说明书

背景技术

多能（pluripotent）干细胞，比如间充质干细胞（MSC），是治疗多种人类疾病的理想候选者，所述疾病包括心肌梗塞、缺血性中风、各种自身免疫疾病等。示例性的干细胞，包括但不限于，ES或ESC（胚胎干细胞）、ADSC（脂肪细胞干细胞）、神经干细胞、iPSC（诱导性多能干细胞）、人类胚胎干细胞（hESC）、非人类灵长类ES细胞等，可用于下游的治疗应用，比如细胞疗法。有效的细胞疗法可能潜在地需要大量的这些细胞。随着通过临床的开发的细胞疗法的进展，制造规模和成本成为迫在眉睫的问题。对于MSC细胞类型，如脂肪来源的干细胞（ADSC）等，大多数临床试验已在小规模下进行，其中所需的细胞数是通过传统细胞培养技术获得的，传统细胞培养技术中细胞以二维方式在处理过的组织培养表面上贴附生长。然而，这些标准的二维培养方法过于劳动密集，且不足以满足多种细胞疗法应用的潜在大规模需求。展望未来的规模化和商品化，很有可能是需要源自一个同种异体供体的大约10¹²-10¹⁴或更多的细胞以用于有效的治疗用途，尤其是在需要多剂量的治疗期间。这个量的MSC细胞远远超过使用现有生产规程所能交付的量。更重要的是，为了用于人类细胞疗法，对于遵守监管的终产品而言，MSC细胞培养系统需要在培养期间完全排除动物血清。

到目前为止，MSC已经生长于各种系统，包括二维培养，二维培养是小规模的且微载体的、其使用血清或减量的（reduced）血清（Dos Santos F等人，J Cell Physiol223:27-35,(2010)）。在本申请提交之时，据信，MSC是不会附着至微载体上的，除非介质包含至少一些血清，和/或，至少在预先包被有血清的微载体上。然而，MSC培养过程中即使是微量血清的存在都是不遵守GMP的。这些MSC在血清中培养过程中产生的另一个重要问题是，这种MSC能否保持多能（或维持其干性（stemness）），因为不同血清批次的血清含有可变的分化因子，其可能会导致培养物的分化。

因此，尽管存在用于在培养物中培养MSC的系统，在获得遵守GMP的、维持MSC干性并可有效用于动物治疗用途的MSC生长的大规模系统中仍然存在着许多障碍。

发明内容

在一个方面中，本发明涉及用于培养干细胞（SC）的细胞培养系统，包括：在其中可培养SC的无血清（SF）细胞培养基；以及预先包被有无异种蛋白成分（exno-free）（XF）干细胞附着基质（substrate）的微载体珠。在某些实施方式中，SC是间充质干细胞（MSC），细胞附着基质是CELLStart^TM，或MSC是脂肪细胞来源的干细胞（ADSC），或MSC源自自体或同种异体供体，或在一个具体方面中，系统进一步包括能够在受控条件下培养所述SC的生物反应器，以及在一些方面中，SC是IPSC。

在另一个方面中，本发明涉及组合物，该组合物包括：i）SF间充质细胞培养基；ii）微载体珠；iii）XF细胞附着基质；以及iv）MSC。在某些实施方式中，细胞附着基质是CELLStart^TM，或MSC是脂肪细胞来源的干细胞（ADSC），或MSC源自自体或同种异体供体。

在另一个方面中，本发明涉及培养MSC的方法，其包括：在适宜所述MSC生长和扩增的受控条件下、在SF间充质细胞培养基中的包被有XF细胞附着基质的微载体珠上培养MSC。

在另一方面中，本发明涉及生产蛋白质的方法，其包括上面描述的方法，其中在培养之后从MSC中回收蛋白质。在某些实施方式中，细胞附着基质是CELLStart^TM，或MSC是脂肪细胞来源的干细胞（ADSC），或MSC源自自体或同种异体供体，或MSC获自骨髓、血液、皮肤、脐带血或软骨膜；以及涉及上述方法，其中蛋白质是重组蛋白质，且MSC经工程化改造来生产重组蛋白质。

在又一个方面中，本发明涉及在悬浮培养物中将MSC培养至高密度的方法，其包括：将MSC附着至包被有无异种蛋白成分的细胞附着基质的微载体上；并在适宜所述MSC细胞生长和扩增的条件下、在支持所述细胞生长的无血清培养基中培养MSC。

本发明还涉及用于在悬浮液中体外大规模培养干细胞的试剂盒，所述试剂盒包括一个或多个容器，其中第一容器包含可在其中培养干细胞的无血清介质；第二容器包含无异种蛋白成分的细胞附着基质；和干细胞。

本发明还涉及上述方法获得的MSC的用途，或获自MSC的重组蛋白质的用途；或获自干细胞的有益因子的用途，其均用于治疗特定疾病病症。

附图说明