为了防止在动物身上进行测试，并创造更精确的治疗方法，制药行业正越来越多地转向人类免疫细胞。然而迄今为止，此类细胞的可用性有限。现在，弗劳恩霍夫研究人员成功地将定制免疫细胞的生产从实验室扩展到了工业水平。
人类免疫细胞和免疫细胞制剂在现代医学中发挥着越来越重要的作用，例如在新的癌症治疗以及新药的开发和测试中。为了获得这些用于健康研究的细胞，该行业长期依赖人类供体或使用不同类型癌症的细胞系。然而，考虑到每个人和每个癌细胞都是独一无二的，因此不可能将所涉及的过程标准化。直到2006年，来自日本和英国的两名干细胞研究人员改变了这一切，他们成功地将成熟的皮肤细胞转化为诱导的多能干细胞（iPSC），然后再发育成不同的细胞类型。基于他们的研究，山中伸也和约翰·B·古尔登被授予2012年诺贝尔生理学或医学奖，这是医学史上最快的一次。
进入弗劳恩霍夫毒理学和实验医学研究所ITEM和汉诺威医学院（MHH）的Nico Lachmann教授和他的团队，正在利用这些iPSC无限期分裂和分化的能力。研究人员开发了一种前所未有的方法，即通过在可扩展的系统应用于小型到工业规模中，从这些iPSC连续生产特定的、成熟的免疫细胞。这是在一个类似于大型雪球的装置中完成的，其中干细胞浸入溶液中并保持不断运动。使用新的生物过程，它们不断繁殖目标免疫细胞。更重要的是，iPSC在生产三个月后才需要更换，以保持质量一致。
大规模免疫细胞
这种巧妙的设计——用3D而不是之前在培养皿底部的2D设计——是这个过程真正脱颖而出的原因。这意味着研究人员能够生产出更大数量的设计免疫细胞，并且可以根据需要扩大规模。Lachmann教授表示：“我们花了三年时间研究从iPSCs标准化生产免疫细胞的理想培养基、角度和速度，并在这一过程中反复调整了许多参数。这种优化的方法是研究和评估候选药物的巨大资产，因为我们可以直接在人体靶结构中测试其疗效和安全性而无需使用动物实验，这实际上是一条漫长的道路。”
最初，他的团队专门研究巨噬细胞，这是一种清道夫细胞，可以对抗细菌，并形成人体免疫反应的重要元素。下一步将看到拉赫曼教授和他的团队建立基于细胞的效力测定（例如癌症药物）。这些测试系统可以测量生物和生物工程药物的效力，并在活性成分和药物的质量控制和释放测试中发挥重要作用。基于其持续生产巨噬细胞的关键技术，研究人员还打算为各种完全标准化的免疫细胞产品和基于细胞的免疫疗法开发新的制造工艺，从而开辟许多其他应用。
一整套应用程序
设计出的免疫细胞的潜力是巨大的——举个例子，当他们检测到药物中的杂质时，可以对其进行基因改造，使其发光，这一点迄今为止都很难识别。已经用于测试化妆品的人造皮肤组织可以富含免疫细胞，以更好地再现人体的反应。另一种可能的情况是使用这种细胞来测试空气质量。当人们吸气时，他们的巨噬细胞和其他免疫细胞首先对空气中的污染物做出反应。此外，这些细胞还可能具有治疗作用：在未来，经过专门改造和人工产生的免疫细胞甚至可以用于治疗患者的疾病，例如癌症。
考虑到这一切，制药公司和研究机构已经对这一过程表达了浓厚的兴趣，并对设计免疫细胞充满热情，这不足为奇。正如尼科·拉克曼（Nico Lachmann）高兴地证实的那样：“这一需求是一个明确的迹象，表明我们的技术具有巨大的实用潜力——我们目前正在评估这一点。”
©Fraunhofer ITEM
Lachmann教授使用不同的可扩展系统，从诱导的多能干细胞中持续产生特定的成熟人类免疫细胞