新加坡麻省理工学院研究和技术联盟 (SMART)制造个性化医疗决定因素解析 (CAMP) 跨学科研究小组 (IRG) 的 研究 人员 和新加坡麻省理工学院研究机构合作科学技术研究局 (A*STAR) 生物加工技术研究所 (BTI) 与国立大学健康系统 (NUHS) 开发了一项突破性技术，能够直接从纯骨髓(也称为骨髓)中提取间充质干细胞 (MSC)抽吸 (BMA)，MSC 的决定因素来源 – 无需稀释。
新方式在多芯片确定性横给位移 (DLD) 微流控平台上采用世界首创的连续分选技术，使从骨髓样本中获取的 MSC 数量增加了一倍，并将所需时间缩短至 20 分钟左右。它还减少了由于提取的骨髓减少而导致的供体不适，加速了细胞生产，并简化了细胞疗法的制造。这一进步代表着给运用间充质干细胞进行更容易获取与更有效的先进医疗治疗迈出了重要一步——包括治疗骨关节炎、自身免疫性疾病与传染病以及神经系统疾病。
细胞疗法 是壹个医学领域，细胞被用作活体药物来对抗疾病或恢复与替换受损细胞。再生医学与免疫疗法的进步使无数患者受益;他们 为以前的难治性疾病提供了许多新的治疗替代方案 ，还有数百种正在开发中，为患者带来了新的希望。然而，获取高质量的原材料(在本例中为间充质干细胞)长期以来一直是细胞疗法生产的壹个障碍，因为离心等传统分离方式效率低下且复杂。除了大约两到三个小时的较长处理时间之外，当前的方式还由于渗透压与复杂的工作步骤等挑战而导致产量低。荧光激活细胞分选 (FA反恐精英) 等最先进的分选技术依赖于昂贵的抗体与复杂的制备，这对这些活体药物的制造造成了重大限制。
最近发表在《芯片实验室》杂志上的一篇题为“运用 DLD 微流控分选从骨髓抽吸物中富集可扩展间充质干细胞”的 论文中，SMART 研究人员开创了革命性的干细胞分选平台，化解了大规模细胞分选的挑战与制造。该平台采用DLD微流控技术，这是一种区分干细胞与血细胞的无标记细胞分选方式，只需20分钟即可处理小骨髓样本(2.5mL)，和传统方式相比，干细胞产量提升了一倍，并绕过了昂贵的成本试剂与复杂的过程。
在 SMART 首创的这种方式中，到达实验室的人类骨髓样本经过简单的过滤流程，以去除也许阻碍芯片的不需要的细胞与组织。然后将样品加载到 SMART 的分选平台上，感兴趣的细胞 (MSC) 会自动分选并收集在出口储液器中。然后将这些收集到的细胞合并到小瓶中，以便根据需要进行进一步处理与定量。
细胞分选的这一创新突破利用了微流体技术，利用了细胞的自然特性并消除了标记的必备性。运用传统方式，运用荧光或磁性标签来标记某些细胞特点来对细胞进行分选。这是具有挑战性的，因为这些标签也许会干扰后续的解析与测试，或更严重地损害细胞。相比之下，SMART 开发的 DLD 方式等被动技术用户友好，对细胞温与，并且可以轻松集成到临床样本处理工作步骤中。间充质干细胞对其外部环境特别敏感，扰动也许会以意想差点的方法改变其生物学特性。
“这个新颖的平台通过更高效、无标签、更重要的是无缝集成到当前工业制造步骤中，为干细胞分选提供了最新的视角。大家 SMART 的研究团队对这项技术为该领域带来的也许性感到兴奋。干细胞研究与治疗。这项技术的成功演示让大家更有信心涉足其他生物加工应用，例如具有巨大临床影响潜力的白细胞去除术。这将显着加速尖端治疗的开发并提升细胞治疗的可及性， ” SMART CAMP 研究工程师、 该论文的主要作者 Nicholas Tan 先生说道。
“尽管 DLD 细胞分选先前已得到证实，但这项工作的新颖之处在于，大家能够以足够高的处理流速部署该技术，以影响现实世界的干细胞制造工作步骤。我认为生物制造与生物加工领域应用微流控技术有很大潜力，可以提升整体效率并显着降低成本。” SMART CAMP 联合首席研究员、麻省理工学院生物工程与电气工程教授 Jongyoon Han 教授说道 。论文的通讯作者。
未来的工作重点是通过运用逆转录聚合酶链反应 (RT-电脑R) 与分化测定等方式评估从人骨髓样本中分选的 MSC 的质量来完善技术。同时，CAMP 正在卖力提升分选速度与分辨率，同时改进系统的设计以实现便携性与用户友好性，并将吞吐量提升到每分钟 10 毫升。
“大家的创新方式标志着细胞分选的范式转变，细胞分选是细胞治疗的决定因素过程。通过利用微流体技术来利用细胞的固有特性，大家不再需要繁琐且昂贵的标记方式。它不仅简化了分类过程，还确保医学研究结果更加准确与可靠。在大家致力于推进科学前沿的推动下，这一突破预示着细胞研究领域的壹个里程碑。” SMART CAMP 研究科学家 、该论文的共同主要作者 Kerwin Kwek 博士说。
该研究由 SMART 开展，并得到新加坡国家研究基金会 (NRF) 卓越研究和技术公司校园 (CREATE) 计划的支持。国立大学医院提供骨髓样本，A*STAR BTI 执行传统的 MSC 分离方式，并以 CAMP 的技术为基准。
