麻省理工學院在新加坡的研究企業新加坡-麻省理工學院研究與技術聯盟(SMART)的研究人員發現了一種生產人紅細胞(RBC)的新方法，與現有方法相比，該方法可將培養時間縮短一半，并采用新穎的分選和更快，更精確且成本更低的純化方法。

輸血每年可挽救數百萬人的生命，但世界上一半以上的國家沒有足夠的血液供應來滿足其需求。通過避免大量抽血和困難的細胞分離過程，按需生產RBC的能力，尤其是通用供血(O +)，將使那些需要輸血的人(如白血病)受益匪淺。

更輕松，更快速地制造RBC也將對全世界的血庫產生重大影響，并減少對具有更高感染風險的供血的依賴。對于瘧疾等疾病研究而言，這也至關重要，該疾病每年影響超過2.2億人，甚至可以實現新的和改進的細胞療法。

但是，制造RBC非常耗時，并且會產生不希望的副產物，而當前的純化方法價格昂貴，并且不適用于大規模治療應用。因此，SMART的研究人員設計了一種優化的中間低溫存儲方案，該方案可將細胞培養時間縮短至解凍后11天，從而無需連續23天進行血液制造。團隊開發的互補技術為高效，低成本的RBC純化和更有針對性的分選提供了幫助。

在最近發表在《芯片實驗室》上的一篇題為“紅細胞培養的人類網狀細胞的無微標簽生物處理的微處理”的論文中，研究人員解釋了他們在改善RBC生產方面所取得的巨大技術進步。這項研究是由SMART的兩個跨學科研究小組(IRG)的研究人員進行的：抗菌素耐藥性(AMR)和制造個性化醫學的關鍵分析(CAMP)，并由首席研究員Jongyoon Han(麻省理工學院教授)共同領導，和NTU教授Peter Preiser 該團隊還包括新加坡國立大學(NUS)和南洋理工大學(NTU)任命的AMR和CAMP IRG教授。

該論文的主要作者，SMART CAMP高級博士后研究員Kerwin Kwek博士說：“傳統的生產人類RBC的方法通常需要23天才能使細胞生長，成倍擴增并最終成熟為RBC。” “我們的優化方案將培養的細胞在典型過程中通常在第12天存儲在液氮中，并根據需要解凍細胞并在11天內產生RBC。”

研究人員還通過修改現有的Dean Flow Fractionation(DFF)和確定性橫向位移(DLD)來開發新穎的純化和分選方法。開發用于DFF分選的梯形橫截面設計和微流控芯片，以及用于DLD分選的反L形柱結構實現的獨特分選系統。

DFF微流體芯片

SMART使用改良的DFF和DLD方法的新分選和純化技術利用RBC的大小和可變形性進行純化，而不是球形。由于大多數人類細胞是可變形的，因此該技術可以具有廣泛的生物學和臨床應用，例如癌細胞和免疫細胞的分類和診斷。

在測試純化的RBC時，發現它們保留了其細胞功能，如高瘧原蟲感染性所證明的那樣，這需要高度純凈和健康的細胞進行感染。這證實了SMART的新RBC分選和純化技術是研究瘧疾病理學的理想選擇。

與通過熒光激活細胞分選(FACS)進行的常規細胞純化相比，SMART的增強型DFF和DLD方法可提供相當的純度，同時每秒處理至少兩倍的細胞，而成本卻不到三分之一。在按比例放大的制造過程中，DFF因其高體積通量而更為理想，而在細胞純度至關重要的情況下，DLD的高精度功能最為有利。

Kwek博士說：“我們新穎的分選和純化方法大大縮短了細胞處理時間，可以輕松地集成到當前的細胞制造過程中。該過程也不需要訓練有素的技術人員來執行樣品處理程序，并且可以進行工業化生產。”繼續。

他們的研究結果將使科學家們更快地獲得功能完備，純度高，生產成本降低的最終細胞產品。

Microfluidic label-free bioprocessing of human reticulocytes from erythroid culture

https://doi.org/10.1039/C9LC01128E

https://news.mit.edu/2020/smart-researchers-develop-fast-efficient-method-produce-red-blood-cells-0921