德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会北京代表处
人工视网膜细胞的控制生产、储存和冷冻
      年龄相关性黄斑变性(AMD)是一种退行性眼病,约影响1/4的人口,被认为是导致失明的最常见原因,尤其是在西方世界。在大多数情况下,慢性视网膜疾病是不可治愈的,因为治疗活跃的时间窗口很小。干细胞治疗是一种潜在的新治疗形式。弗劳恩霍夫的研究人员成功地开发了一种新的方法,用于制造和临床应用基于干细胞的视网膜植入物,这可能有助于AMD的成功治疗。他们的方法是用干细胞移植替代受损组织。

“KryoRet”项目

 

      与人类诱导多能干细胞(hiPSC)合作的最大挑战之一是进一步开发制造过程以及细胞的长期储存和运输。作为“KryoRet”项目的一部分,弗劳恩霍夫生物医学技术研究所IBMT、硅酸盐研究所ISC、涂层和表面技术IST以及弗劳恩霍夫再生疗法转化中心TLZ-RT研究了先决条件,以便能够更有效地制造和存储基于hiPSC的视网膜植入物。在此背景下,冷冻容器的设计和冷冻保存尤为重要。该项目的另一个重要方面是移植的质量控制。弗劳恩霍夫的科学家得到了Sulzbach/Saar眼科诊所专家的支持。

 

      移植的生理和功能框架是一个精确匹配的载体膜,由实验室生产。它由ORMOCER®组成, 即无机-有机杂化分子与硅胶纤维结合,以调整所需的扩散属性,同时确保视网膜色素上皮细胞(RPE)与膜的良好粘附。只有具有足够的粘附力,才能保证细胞的功能性。Fraunhofer IST研究了细胞与膜表面的粘附如何通过等离子体处理得到最佳控制。

 

      总体而言,植入准备好的组织需要大约60天才能完全组装。因此,人工RPE细胞需要安全储存技术,以保持细胞的质量和活力。细胞应在低温容器中控制,并在不破坏其结构的情况下缓慢冷冻。为了实现这一点,Fraunhofer IST的研究人员用各种成层剂进行了实验。利用等离子射流,在低温箱中施加局部粘合剂层,颗粒粘附在粘合剂层上,从而作为从水到冰的相变的成核细菌。实验的一个目的是通过涂层控制塑料容器冷冻过程中结冰的结晶过程,并制定最佳的冷冻程序。

 

      同时,必须始终确保电池的质量。植入物本身在整个过程中不得受损。因此,Fraunhofer IST研究了机器学习方法在多大程度上可以用于非侵入性基于图像的程序,以评估RPE细胞的质量和功能。项目合作伙伴Fraunhofer IBMT和Fraunhofer ISC提供了在不同质量的RPE细胞的不同发育阶段训练AI所需的图像材料。这样的图像评估方法也可以转移到其他应用领域。Kern是一个用于AI支持的图像评估的软件程序,该程序是Fraunhofer IST数字基础设施开发的一部分。