CERO生物反应器在实现hiPSC来源肺泡细胞的可重复生产中的应用
2026-09-04 来源:本站 点击次数:57
肺部疾病高居全球死亡原因第二位。面对药物研发与毒性筛选对生理相关体外模型的迫切需求，人诱导多能干细胞（hiPSC）衍生的肺泡上皮样细胞（AEC）被视为极具前景的细胞来源。然而，如何从 hiPSC 高效、可重复地生成多种肺细胞类型，长期以来缺乏标准化方案：传统 2D 单层培养难以模拟体内微环境；静态 3D 类器官虽更接近生理状态，却普遍面临营养供应不均、中心缺氧、操作繁琐、批次差异大等难题，难以满足制药行业对细胞数量与质量稳定性的双重要求。
破局：动态 3D 悬浮培养
德国 OMNI Life Science（OLS）推出的 CERO 3D 生物反应器，以低剪切仿生旋转为核心，为干细胞分化与类器官培养提供了全新思路。培养管以交替方向持续旋转（60 rpm），使细胞球体在悬浮中均匀获得营养输运与温和剪切应力，模拟胚胎发育过程中的生物力学微环境；无叶轮设计最大限度降低对敏感干细胞的损伤，无需基质胶与微载体即可实现细胞自发聚团悬浮培养。设备集成 4 个完全独立的培养通道，单管最大培养体积 50 mL，可同时运行多种方案；温度、CO₂ 与旋转参数经触屏一键设定保存，真正实现标准化、可复制的培养工艺。更重要的是，动态培养将繁琐的分化流程大幅简化 —— 无需在每个阶段反复收获与复种，仅通过换液即可完成全流程操作。
研究实证：Fraunhofer IBMT 团队 30 天高效分化肺泡上皮样细胞
这一方案的科学价值已获权威验证。德国弗劳恩霍夫生物医学工程研究所（Fraunhofer IBMT）团队发表于 In vitro models（2023）的研究，采用 CERO 3D 生物反应器，在动态 3D 条件下将三条不同健康供体来源的 hiPSC 细胞系定向分化为肺泡上皮样 Ⅱ 型细胞（AEC2），并与传统 2D 培养进行全面对比：
A：AEC2在2D条件（静态）和3D条件（动态生物反应器）下通过定向分化在30天内生成：确定性内胚层（DE）、前肠前胚层（AFE）、肺前体细胞（LP）和肺泡上皮样细胞2型（AEC2）。B：各分化阶段分析指标（预选特异性标记物）：通过定量实时PCR（qPCR）分析基因表达，流式细胞术分析蛋白表达，并通过AEC2感染荧光标记的SARS-CoV-2假病毒验证细胞功能性。
从实验室到产业化的规模优势
与 2D 培养相比，CERO 动态 3D 方案的核心价值在于 "以更少操作步骤、更高产量实现标准化生产"：
应用场景
CERO 3D生物反应器广泛适用于：hiPSC/ESC 多谱系分化与扩增、肺等器官类器官构建、肿瘤球体与疾病建模、药物筛选与毒理学评价、病毒 — 宿主互作研究等，是干细胞与 3D 细胞培养实验室迈向标准化、规模化的理想平台。
文章总结
肺部疾病位居全球死亡原因第二位，生理相关的体外肺模型需求迫切，而人诱导多能干细胞（hiPSC）衍生的肺泡上皮样细胞正是极具前景的细胞来源，但长期缺乏高效、可重复的标准化分化方案。德国 OMNI Life Science（OLS）推出的 CERO 3D 生物反应器，以低剪切仿生旋转（60 rpm 交替旋转）实现动态 3D 悬浮培养，无需基质胶与微载体，细胞球体在温和剪切应力下均匀获得营养供给，模拟胚胎发育的力学微环境，且仅凭换液即可完成全流程，大幅简化传统培养中反复收获、复种的繁琐操作。
上海迹亚国际商贸有限公司是 OMNI Life Science（OLS）授权的国内经销商，负责 OLS 系列产品（CERO 3D 生物反应器、CASYVIVO阻抗式细胞分析仪、TIGR-组织研磨机）的销售、安装与维护，可为国内科研与产业用户提供从设备选型、安装调试到售后维护的全流程服务，助力实验室将动态 3D 培养真正落地为可复制、可量产的标准化工艺。
破局：动态 3D 悬浮培养
德国 OMNI Life Science（OLS）推出的 CERO 3D 生物反应器，以低剪切仿生旋转为核心，为干细胞分化与类器官培养提供了全新思路。培养管以交替方向持续旋转（60 rpm），使细胞球体在悬浮中均匀获得营养输运与温和剪切应力，模拟胚胎发育过程中的生物力学微环境；无叶轮设计最大限度降低对敏感干细胞的损伤，无需基质胶与微载体即可实现细胞自发聚团悬浮培养。设备集成 4 个完全独立的培养通道，单管最大培养体积 50 mL，可同时运行多种方案；温度、CO₂ 与旋转参数经触屏一键设定保存，真正实现标准化、可复制的培养工艺。更重要的是，动态培养将繁琐的分化流程大幅简化 —— 无需在每个阶段反复收获与复种，仅通过换液即可完成全流程操作。
研究实证：Fraunhofer IBMT 团队 30 天高效分化肺泡上皮样细胞
这一方案的科学价值已获权威验证。德国弗劳恩霍夫生物医学工程研究所（Fraunhofer IBMT）团队发表于 In vitro models（2023）的研究，采用 CERO 3D 生物反应器，在动态 3D 条件下将三条不同健康供体来源的 hiPSC 细胞系定向分化为肺泡上皮样 Ⅱ 型细胞（AEC2），并与传统 2D 培养进行全面对比：
- 完整定向分化路径，全程 30 天：定形内胚层（DE）→ 前部前肠内胚层（AFE）→ 肺前体细胞（LP）→ 肺泡上皮样 Ⅱ 型细胞（AEC2）。3D 培养中以 15×10⁶ 个细胞接种于 CERO 管，24 小时内形成胚状体，以此为起点进入动态分化流程。
- 分化效率与纯度突出：无论细胞系与培养条件，均获得 NKX2.1 阳性细胞占比超过 90% 的近乎均质肺前体细胞群；各阶段肺发育关键标志物在基因与蛋白水平均获稳定表达。
- 3D 显著提升关键标志物表达：在分化早期阶段（DE、AFE），3D 条件下 FOXA2 的表达在基因与蛋白水平均显著高于 2D—— 这与动态培养提供的剪切应力及三维细胞排列更接近体内胚胎发育环境密切相关。
- 功能成熟、可直接用于病毒研究：分化 30 天的 AEC2 表达 SP-C、SP-B、SP-D 等表面活性蛋白及 CFTR、ACE2、TMPRSS2 等关键受体，其中 CFTR、ACE2、TMPRSS2 表达水平与成人肺相当；2D 与 3D 分化的 AEC2 均可被 SARS-CoV-2 假病毒感染，可直接用于 COVID-19 药物研发与病毒中和实验。
- 可拓展至疾病模型：携带 F508del 突变的囊性纤维化（CF）hiPSC 细胞系同样成功分化为 AEC2，为建立疾病特异性肺部模型提供了可能。
A：AEC2在2D条件（静态）和3D条件（动态生物反应器）下通过定向分化在30天内生成：确定性内胚层（DE）、前肠前胚层（AFE）、肺前体细胞（LP）和肺泡上皮样细胞2型（AEC2）。B：各分化阶段分析指标（预选特异性标记物）：通过定量实时PCR（qPCR）分析基因表达，流式细胞术分析蛋白表达，并通过AEC2感染荧光标记的SARS-CoV-2假病毒验证细胞功能性。
从实验室到产业化的规模优势
与 2D 培养相比，CERO 动态 3D 方案的核心价值在于 "以更少操作步骤、更高产量实现标准化生产"：
| 维度 | 优势 |
| 产量 | 单批次即可生产约 4×10⁸（4 亿）个 AEC2 细胞，满足制药行业大规模筛选需求 |
| 操作 | 仅需换液即可完成全流程，免去反复收获、复种环节，显著降低人工操作与污染风险 |
| 灵活 | 细胞球体可直接用作 3D 模型，亦可解离为单细胞悬液，适配不同下游实验设计 |
| 可放大 | 剪切应力是营养均匀供给与分化可重复性的关键，工艺放大时只需维持相同动态参数 |
应用场景
CERO 3D生物反应器广泛适用于：hiPSC/ESC 多谱系分化与扩增、肺等器官类器官构建、肿瘤球体与疾病建模、药物筛选与毒理学评价、病毒 — 宿主互作研究等，是干细胞与 3D 细胞培养实验室迈向标准化、规模化的理想平台。
文章总结
肺部疾病位居全球死亡原因第二位，生理相关的体外肺模型需求迫切，而人诱导多能干细胞（hiPSC）衍生的肺泡上皮样细胞正是极具前景的细胞来源，但长期缺乏高效、可重复的标准化分化方案。德国 OMNI Life Science（OLS）推出的 CERO 3D 生物反应器，以低剪切仿生旋转（60 rpm 交替旋转）实现动态 3D 悬浮培养，无需基质胶与微载体，细胞球体在温和剪切应力下均匀获得营养供给，模拟胚胎发育的力学微环境，且仅凭换液即可完成全流程，大幅简化传统培养中反复收获、复种的繁琐操作。
上海迹亚国际商贸有限公司是 OMNI Life Science（OLS）授权的国内经销商，负责 OLS 系列产品（CERO 3D 生物反应器、CASYVIVO阻抗式细胞分析仪、TIGR-组织研磨机）的销售、安装与维护，可为国内科研与产业用户提供从设备选型、安装调试到售后维护的全流程服务，助力实验室将动态 3D 培养真正落地为可复制、可量产的标准化工艺。
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