用于体外规模化生产红细胞的中空纤维管和方法技术

本发明专利技术公开用于体外规模化生产红细胞的中空纤维管和方法。本发明专利技术的中空纤维管的直径为200‑1000μm，且设置为其内腔能够流通基础培养基和/或气体，其末端能够与基础培养基容器和/或氧气储存器连通；中空纤维管的管壁厚度为20‑80μm，且设置为允许基础培养基的成分和/或气体从中空纤维管的内腔一侧穿过管壁到达另一侧，且在中空纤维管的至少管壁外表面具有适于细胞脱核的基团。本发明专利技术的体外规模化生产红细胞的方法有利于红系祖细胞的脱核分化。

Hollow Fiber Tube and Method for Large-scale Production of Red Blood Cells in Vitro

The invention discloses a hollow fiber tube and a method for large-scale production of red blood cells in vitro. The hollow fiber tube of the present invention has a diameter of 200 1000 um and is provided with an inner cavity capable of circulating basic medium and/or gas, and its end can be connected with the basic medium container and/or oxygen storage device; the tube wall thickness of the hollow fiber tube is 20 80 um, and the composition and/or gas of the basic medium is allowed to pass through one side of the inner cavity of the hollow fiber tube to the other side. At least the outer surface of the tube wall of the hollow fibrous tube has a group suitable for cell denucleation. The method of large-scale production of red blood cells in vitro is beneficial to the denucleation and differentiation of erythroid progenitor cells.

【技术实现步骤摘要】
用于体外规模化生产红细胞的中空纤维管和方法
本专利技术涉及有核细胞的无核化，具体涉及用于体外规模化生产红细胞的中空纤维管和方法。
技术介绍
来自世界卫生组织(WHO)全球血液安全数据库的数据显示，全球每年收集9200万单位的全血捐献，每天有3.3％的医院因为血液短缺推迟手术，10.3％的医院每年至少有1天紧急手术无血可用。另外，由于艾滋病病毒感染等原因5-10％的血液输入不安全。因此，血液供给的需求在全球范围是非常紧迫的。随着造血干细胞分化发育的研究深入，体外人工诱导造血干祖细胞扩增生产成熟红细胞逐渐成为解决输血面临困境的潜在可行的方向。目前对于体外大规模产生红细胞的研究一般在无血清培养体系中进行，这可以避免血清中一些尚未确定的物质的影响，而且完全可以避免血清中可能存在的污染源。实现规模化生产实际所需量的红细胞的关键技术之一在于如何高效地产生完全脱核的红细胞。目前有研究在无血清培养体系中能使造血干细胞在体外持续扩增45天，细胞数目达107倍，但是红细胞脱核效率低，不能满足实现所需。虽另有以基质细胞的造血支持实现了红系祖细胞的完全脱核，但这些基质细胞对于后期输血带来不利影响。
技术实现思路
为解决现有技术中的至少部分技术问题，本专利技术提供一种基于中空纤维管来提高红细胞脱核效率的方案。具体地，本专利技术包括以下内容。本专利技术的第一方面，提供一种用于体外规模化生产红细胞的中空纤维管，所述中空纤维管的直径为200-1000μm，且设置为其内腔能够流通基础培养基和/或气体，其末端能够与基础培养基容器和/或氧气储存器连通；所述中空纤维管的管壁厚度为20-80μm，且设置为允许所述基础培养基的成分和/或气体从所述中空纤维管的内腔一侧穿过所述管壁到达另一侧，且在所述中空纤维管的至少管壁的外表面具有适于细胞脱核的基团。在某些实施方案中，所述管壁由孔径小于0.3μm的多孔可渗透材料制成，且管壁外表面具有季铵基团。在某些实施方案中，所述多孔可渗透材料选自聚砜、聚氯乙烯、醋酸纤维素和丙烯酸共聚物组成的组。在某些实施方案中，所述管壁外表面的电位为1.20×10-3至4.0×10-3V。在某些实施方案中，所述基础培养基选自SFEM培养基和IMDM培养基，且不含血清白蛋白。本专利技术的第二方面，提供一种用于体外规模化生产红细胞的方法，其包括以下步骤：(1)使至少部分基础培养基和/或氧气连续地从中空纤维管的内腔通过管壁进入并填充至脱核分化室；(2)使红系祖细胞在所述脱核分化室内与所述中空纤维管的管壁外表面接触，其中在所述脱核分化室内添加有分化因子；(3)使所述脱核分化室内产生的废物随至少部分培养基一起通过管壁进入至所述中空纤维管的内腔，并流出至所述脱核分化室外。在某些实施方案中，所述步骤(1)-(3)同时进行。在某些实施方案中，所述分化因子包括Epo、铁饱和的转铁蛋白和IGF-l。在某些实施方案中，所述基础培养基为含有L-谷氨酰胺、2-巯基乙醇和铁离子的IMDM培养基，且在所述脱核分化室内进一步补充选自BSA、人胰岛素、Epo、转铁蛋白和IGF-l组成的组中的至少之一。在某些实施方案中，所述基础培养基为SFEM培养基，且在所述脱核分化室内进一步补充选自BSA、Epo、铁饱和的转铁蛋白和IGF-l组成的组中的至少之一。本专利技术的中空纤维系统可以在很小的体积内提供非常大的表面积，其表面积可以达到200cm2/ml，从而可以在一个非常小的体积范围内规模化培养大量细胞。细胞通过管壁可以十分有效地交换营养和代谢物，并且可通过已知手段控制中空纤维管的过滤性能，使之保留纤维特异蛋白质和细胞因子或者允许它们通过纤维进入循环基质当中。本专利技术的生产方法可以得到108个细胞/mL以上的细胞量，与传统细胞培养方法最多只能得到106个细胞/mL的细胞量相比，本专利技术的生产方法可实现规模化生产。另外，本专利技术的中空纤维管更有利于红系祖细胞的脱核分化，更有利于体外规模化红细胞的生产。附图说明图1利用不同中空纤维管在相同分化体系培养5天后的细胞脱核情况。左图为本专利技术的中空纤维管的结果，右图为对照中空纤维管的结果。具体实施方式现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。应理解本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本专利技术。另外，对于本专利技术中的数值范围，应理解为具体公开了该范围的上限和下限以及它们之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本专利技术内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本专利技术所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本专利技术仅描述了优选的方法和材料，但是在本专利技术的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。除非另有说明，否则“％”为基于重量的百分数。[用于体外规模化生产红细胞的中空纤维管]本专利技术的第一方面，提供一种用于体外规模化生产红细胞的中空纤维管(本专利技术有时简称为“本专利技术的中空纤维管”)，本专利技术的中空纤维管的直径为200-1000μm，优选300-900μm，更优选400-800μm，例如550-800μm等。此处的“直径”是指中空纤维管的外径。上述范围的直径非常有利于红细胞的培养与脱核分化，并且有利于提供细胞培养所需的适当的表面积。如果直径过小，则不利于规定量的基础培养基成分或气体渗透穿过管壁，或者需要在中空纤维管的内腔中提供更大的压力来促使基础培养基成分渗透穿过管壁，而过高的压力不利于细胞贴附于中空纤维管的管壁生长，或者虽然对细胞贴附可能没实质性影响，但是对于红系祖细胞的脱核极为不利，影响脱核效率。本专利技术的中空纤维管的长度不特别限定，但是考虑到基础培养基和/或气体(例如，氧气)渗入时压力在管径向上分布的均匀性，优选中空纤维管的长度为10-50cm，更优选20-45cm。本专利技术的中空纤维管的管壁的厚度不特别限定，一般为20-80μm，优选25-70μm，更优选35-50μm。上述管壁厚度设置允许一定压力下基础培养基的成分和/或气体能够从中空纤维管的内腔一侧(内侧)穿过管壁到达另一侧(外侧)，优选地，进一步允许细胞培养或分化过程中产生的废物从中空纤维管的外侧进入内侧，并随内腔的基础培养基的流动而排出。如果管壁的厚度过小，则中空纤维管不能承受基础培养基进入时所需的压力，容易破裂。如果管壁的厚度过大，则不利于物质的渗透，也会影响到细胞的生长或分化。优选地，中空纤维管的末端能够与基础培养基容器和/或氧气储存器连通。这样的设计有利于向细胞提供营养和/或氧气，从而模拟细胞体内的生长环境，更有利于细胞的生长。在某些实施方案中，本专利技术的中空纤维管的管壁由多孔可渗透材料制成，且管壁中孔的孔径小于0.3μm，优选小于0.2μm。另一方面，需要管壁中孔的孔径足以使基础培养基的成分顺利通过，为此孔径优选大于0.005μm，更优选大于0.01μm，进一步优选大于0.05μm。本专利技术的多孔可渗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于体外规模化生产红细胞的中空纤维管，其特征在于，所述中空纤维管的直径为200‑1000μm，且设置为其内腔能够流通基础培养基和/或气体，其末端能够与基础培养基容器和/或氧气储存器连通；所述中空纤维管的管壁厚度为20‑80μm，且设置为允许所述基础培养基的成分和/或气体从所述中空纤维管的内腔一侧穿过所述管壁到达外侧，且在所述中空纤维管的至少管壁的外表面具有适于细胞脱核的基团。

【技术特征摘要】
1.一种用于体外规模化生产红细胞的中空纤维管，其特征在于，所述中空纤维管的直径为200-1000μm，且设置为其内腔能够流通基础培养基和/或气体，其末端能够与基础培养基容器和/或氧气储存器连通；所述中空纤维管的管壁厚度为20-80μm，且设置为允许所述基础培养基的成分和/或气体从所述中空纤维管的内腔一侧穿过所述管壁到达外侧，且在所述中空纤维管的至少管壁的外表面具有适于细胞脱核的基团。2.根据权利要求1所述的用于体外规模化生产红细胞的中空纤维管，其特征在于，所述管壁由孔径小于0.3μm的多孔可渗透材料制成，且所述管壁的外表面具有季铵基团。3.根据权利要求2所述的用于体外规模化生产红细胞的中空纤维管，其特征在于，所述多孔可渗透材料选自聚砜、聚氯乙烯、醋酸纤维素和丙烯酸共聚物组成的组。4.根据权利要求1所述的用于体外规模化生产红细胞的中空纤维管，其特征在于，所述管壁的外表面的电位为1.20×10-3至4.0×10-3V。5.根据权利要求1所述的用于体外规模化生产红细胞的中空纤维管，其特征在于，所述基础培养基选自SFEM培养基和IMDM培养基，且不含血清白蛋白。6.一种用于体外规模化生产红细胞的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵涌，
申请(专利权)人：赵涌，
类型：发明
国别省市：北京,11