引言
诱导多能干细胞（iPSC）凭借体细胞重编程特性，为疾病建模、细胞治疗及再生医学提供理想细胞源。其可复现患者遗传背景，突破传统模型局限，推动精准医疗与药物研发革新。
而iPSC 扩增工艺是实现这一价值的核心支撑，它不仅降低 GMP 级细胞制备成本、提升扩增效率与均一性，更能为通用型细胞库建设、规模化临床转化筑牢技术根基，是连接实验室理论与临床应用的关键桥梁。
本次实验采用3D培养，在微小型反应器进行iPSC扩增。相较于传统的2D培养体系，3D培养更贴近体内生理微环境，可显著提升细胞扩增效率、干性维持能力与批次均一性，降低传代损伤与生产成本，且能直接衔接类器官构建与规模化临床转化需求。
实验材料与方法
悬浮iPSC：贴壁细胞驯化
生物反应器：CloudReady 0.5L
细胞接种密度：2×105 cells/mL
图1 CloudReady 云平台生物反应器 0.5L
工艺参数（表1）：
表1 工艺参数
结果分析
5天培养过程的增值曲线如图2所示，最高细胞密度达4.51×106 cells/mL，细胞活率换液后均维持在96%以上，总细胞数扩增22.5倍，表明iPSC在CloudReady 0.5L培养体系中活性良好。
图2 iPSC生长曲线及活率变化曲线
在pH低于6.8以下时，iPSC在生长过程中糖消耗相比于pH在6.8以上要低，并且耗氧量以及CO2代谢也降低（图3、图4、图5），说明当pH较低时会导致iPSC体内某些酶活性降低而影响代谢，因此在后期调整pH的控制在6.8以上。
图3 过程控制曲线：pH红色；DO蓝色；转速橙色；温度绿色；Air黑色；CO2青色；O2粉色；N2紫色
图4 iPSC的葡萄糖消耗曲线和乳酸代谢曲线
图5 iPSC的pH、pCO2及pO2变化曲线
iPSC球体直径的控制是影响细胞分化时间控制及工艺稳定性的关键指标，前期球体直径偏差维持在50μm左右，但在100rpm以后因转速的不匹配，细胞密度增高，没有达到良好的混合性，导致细胞球体大小不均一（图6、图7）。因此需要优化转速，保持较高的均一性
图6 iPSC的各阶段的细胞直径
除了iPSC球体控制，iPSC的干性维持以及分化潜能同样重要，通过检测iPSC的关键性标志物SSEA4、TRA-1-60、OCT4、Nanog阳性率均在95%以上（图8），表明在CloudReady 0.5L培养体系对iPSC的功能性没有影响。
图8 iPSC流式检测结果
结论
本次实验验证了iPSC在微小型生物反应器上连续扩增培养的可行性。在优化后的工艺参数控制下，保证细胞高活性的同时也维持了细胞干性和分化潜能。
图9 使用Endura SUB一次性罐体+CloudReady进行高通量细胞培养工艺优化
CloudReady 0.5L培养体系可支撑iPSC的高效、稳定扩增培养，通过调整和优化pH控制策略与搅拌转速参数，能够进一步提升培养工艺的稳定性与可重复性，为iPSC的工艺控制以及放大提供数据支撑。
后续在一次性反应器罐体加持下进行高通量工艺优化和生产，iPSC培养效率将进一步提升，最终实现高效、合规、灵活、低风险的细胞培养流程。
数据驱动丨使用Endura SUB（0.5-15L）一次性反应器进行CHO细胞工艺放大验证
原文作者：迪必尔应用技术与工程研究中心（CARE）汪兴
