MSC一站式3D培养方案解析
2D培养下的药敏数据好得令人振奋，一进动物体内就变得平平无奇。这不是你的课题不够好，而是细胞在平皿里早已练就了一身“演技”。在传统生命科学的研究范畴中，我们习惯将细胞从复杂的体内环境中剥离，置于平坦表面上，如玻璃或塑料培养皿，使其在二维平面上延伸生长——这就是经典的二维（2D）培养，该培养方式操作成熟、应用广泛，是细胞研究与扩增中常见的基础培养模式。
但是随着研究的深入，我们发现，扁平的培养环境无法复刻体内细胞真实所处的三维（3D）生态位。细胞三维培养（3D 培养）是一种在体外模拟体内细胞生长环境的培养技术。与传统二维（2D）平面培养相比，3D 培养可使细胞在三维空间中生长并相互作用，更接近生物体内真实的组织结构。
1. 关于3D培养以及MSC细胞疗法
三维（3D）细胞培养模型的引入，是药物开发领域的重要进展。相比标准二维（2D）单层培养，3D 培养为细胞提供了更接近生理状态的培养环境。传统 2D 模型难以充分模拟真实组织中复杂的细胞微环境，而 3D 细胞培养具备更高的生理相关性，有助于更准确地预测药代动力学和药效学。
同时，3D 培养也在一定程度上弥补了 2D 培养的局限。例如，2D 培养缺乏重要的细胞-细胞相互作用以及细胞-细胞外基质（ECM）相互作用，而这些相互作用对于维持细胞稳态、分化和组织特异性功能至关重要。
近年来，MSCs（间充质干细胞，Mesenchymal Stem Cells） 细胞疗法持续受到关注。2024 年 12 月 18 日，美国食品药品监督管理局（FDA）批准 RYONCIL®（Remestemcel-L）上市。2025 年 1 月 2 日，我国干细胞疗法领域也迎来重要进展，铂生卓越生物科技（北京）有限公司的“艾米迈托赛”注射液获批上市，用于治疗 14 岁以上、消化道受累为主且激素治疗失败的急性移植物抗宿主病。
MSCs治疗药物将急性移植物抗宿主病（aGVHD）作为首个适应症，主要与MSCs 独特的免疫调节特性有关。MSCs 能够有效抑制 T 细胞活化和炎症反应（如图 1）。此外，MSCs 具有较低免疫原性，可降低宿主排斥风险，从而提高治疗的安全性。
但是随着研究的深入，我们发现，扁平的培养环境无法复刻体内细胞真实所处的三维（3D）生态位。细胞三维培养（3D 培养）是一种在体外模拟体内细胞生长环境的培养技术。与传统二维（2D）平面培养相比，3D 培养可使细胞在三维空间中生长并相互作用，更接近生物体内真实的组织结构。
1. 关于3D培养以及MSC细胞疗法
三维（3D）细胞培养模型的引入，是药物开发领域的重要进展。相比标准二维（2D）单层培养，3D 培养为细胞提供了更接近生理状态的培养环境。传统 2D 模型难以充分模拟真实组织中复杂的细胞微环境，而 3D 细胞培养具备更高的生理相关性，有助于更准确地预测药代动力学和药效学。
同时，3D 培养也在一定程度上弥补了 2D 培养的局限。例如，2D 培养缺乏重要的细胞-细胞相互作用以及细胞-细胞外基质（ECM）相互作用，而这些相互作用对于维持细胞稳态、分化和组织特异性功能至关重要。
近年来，MSCs（间充质干细胞，Mesenchymal Stem Cells） 细胞疗法持续受到关注。2024 年 12 月 18 日，美国食品药品监督管理局（FDA）批准 RYONCIL®（Remestemcel-L）上市。2025 年 1 月 2 日，我国干细胞疗法领域也迎来重要进展，铂生卓越生物科技（北京）有限公司的“艾米迈托赛”注射液获批上市，用于治疗 14 岁以上、消化道受累为主且激素治疗失败的急性移植物抗宿主病。
MSCs治疗药物将急性移植物抗宿主病（aGVHD）作为首个适应症，主要与MSCs 独特的免疫调节特性有关。MSCs 能够有效抑制 T 细胞活化和炎症反应（如图 1）。此外，MSCs 具有较低免疫原性，可降低宿主排斥风险，从而提高治疗的安全性。
图1. MSC的作用
2. MSC一站式3D培养方案
脐带来源MSCs是存在于新生儿脐带组织中的一类多功能干细胞，具有以下两方面优势：一是纯净性与获取便捷性；二是低免疫原性与高安全性。通过 3D 培养并逐步放大培养体系，可获得大量MSCs，为后续研究与应用提供细胞基础。
图2. MSC一站式3D培养方案
3. 3D培养效果展示
3.1 转瓶和反应器培养体系中葡萄糖含量变化
累计3次重复数据。D0接种，D1补液，D3换液，检测葡萄糖的变化水平。
| 培养系统 | 接种数量 | 微载体用量 | 培养基总用量 | D3换液 | 培养时间 |
| 微型反应器 | 375万 | 0.15 g | 125 mL | 66.7% | 4天 |
| 2 L反应器 | 6000万 | 4 g | 3 L | 50% | 4天 |
| 5 L 反应器 | 3亿 | 10 g | 7.5 L | 50% | 4天 |
3.2 平面→2L→5L级联放大培养细胞
将 T175 平面培养获得的 hUC-MSC 细胞（P3）接种至 2 L 反应器中培养 4 天，收获细胞后继续传代至 5 L 反应器进行放大培养。结果显示，在 2 L 及 5 L 反应器体系中，hUC-MSC 均可实现稳定扩增，细胞数量随培养时间逐步增加。
3D培养条件：
| 培养系统 | 接种数量 | 微载体用量 | 培养基总用量 | D3换液 | 培养时间 |
| 2 L反应器 | 6000万 | 4 g | 3 L | 50% | 4天 |
| 5 L 反应器 | 3亿 | 10 g | 7.5 L | 50% | 4天 |
该结果表明，MSC 3D 培养方案可支持 hUC-MSC 从小体系向较大体系的逐级放大培养，为后续规模化制备提供了工艺基础。
3.3 3D培养细胞功能检测
该结果提示，经 3D 培养获得的 hUC-MSC 在保持免疫调节功能的同时，未观察到软琼脂克隆形成现象。
3.3 3D培养细胞功能检测
该结果提示，经 3D 培养获得的 hUC-MSC 在保持免疫调节功能的同时，未观察到软琼脂克隆形成现象。
以上检测由具备CMA和CNAS资质的第三方机构完成
3.4 体系内毒素水平检测
为评估培养体系的洁净度及后续应用安全性，采用鲎试剂凝胶法对 5 L 反应器批次培养所得 MSC 细胞培养上清进行细菌内毒素检测。
（1）λ=0.06 EU/mL，MVD=4，L=0.24 EU/mL
| 阴性对照 | 阳性对照 | 供试品阳性 | 培养上清 |
| - | + | + | - |
| - | + | + | - |
（2）λ=0.06 EU/mL，MVD=8，L=0.48 EU/mL
| 阴性对照 | 阳性对照 | 供试品阳性 | 培养上清 |
| - | + | + | - |
| - | + | + | - |
结果表明，该培养上清的内毒素含量＜0.24 EU/mL，证明3D 培养体系具有较低的内毒素水平，可为后续细胞及外泌体相关研究提供良好基础。
3.5 微载体安全性测试
针对微载体材料的安全性，进一步开展了细胞毒性、急性全身毒性及白兔热原等相关检测。
3.5 微载体安全性测试
针对微载体材料的安全性，进一步开展了细胞毒性、急性全身毒性及白兔热原等相关检测。
上述结果表明，3D 可溶微型微载体在相关安全性评价中表现良好，可满足 hUC-MSC 3D 培养过程中对微载体材料安全性的基本要求。
以上检测由具备CMA和CNAS资质的第三方机构完成。
4.小结
检测结果表明， MSC 一站式 3D 培养方案可有效支持 hUC-MSC 从小体系工艺摸索到反应器规模放大的稳定培养，并在扩增后维持细胞良好的免疫调节相关功能表现。
同时，该体系培养上清内毒素水平低，微载体安全性评价结果良好，体现出方案在规模化培养、质量控制及外泌体收集应用中的综合优势，为客户开展 MSC 3D 培养工艺开发与放大制备提供可靠支撑。
达科为MSC为您提供一站式3D培养方案
上述方案是以脐带来源 hMSC 细胞培养为例，使用达优 SUPERCULTURE 3D 可溶微型微载体（Cat.NO. 6874021）和达优 SUPERCULTURE GF Advance MSC SFM（Cat.NO. 6814151），并搭配深圳铂生生物反应器，可实现 hMSCs 从小体系到大规模的 3D 培养，同时支持外泌体的收集与浓缩。该方案采用GMP级原材料，覆盖 MSC 3D 培养过程中的关键环节，为细胞培养工艺开发、逐级放大及外泌体相关应用提供了更系统的解决思路。
如您正在开展 MSC 3D 培养、工艺放大或外泌体收集相关研究，欢迎联系达科为申请产品试用或获取更多方案资料。
