用于维持和分化人诱导的多能干细胞的自动化培养系统

本文旨在为我们与一家公司合作生产的人诱导多能干细胞（iPSC）的自动化培养系统提供实际和详细的处理程序，并展示具有代表性的结果。

自2007年文章发表以来，iPSC一直受到全世界的关注¹。由于其最大的特点是能够分化成任何类型的体细胞，因此有望应用于再生医学、阐明疑难杂症的病因和开发新的治疗药物等各个领域^2,3。此外，使用人类iPSC衍生的体细胞可以减少动物实验，这些实验受到重大的伦理限制。尽管不断需要大量同质的 iPSC 来研究 iPSC 的新方法，但管理它们太费力了。此外，由于iPSC的敏感性很高，因此处理iPSC很困难，即使对细微的文化和环境变化也是如此。

为了解决这个问题，自动化培养系统应该代替人类执行任务。一些研究小组已经开发了一些用于细胞维持和分化的自动化人类多能干细胞培养系统，并发表了他们的成就^4,5,6。这些系统配备了多关节机械臂。机械臂不仅具有高度模仿人类手臂运动的优点，而且缺点在于它们需要更高的手臂成本、更大更重的系统包装以及工程师为获得目标运动而耗时的教育工作 ^7,8。为了在经济、空间和人力资源消耗方面更容易将该设备引入更多的研究机构，我们开发了一种新型自动化培养系统，用于维持 iPSC 并将其分化为各种细胞类型⁹。

我们采用新系统的理由是采用 X-Y-Z 轴导轨系统，而不是多关节机械臂⁹。为了取代机械臂复杂的手部功能，我们在这个系统中应用了一个新思路，它可以自动改变三种类型的特定功能臂尖。在这里，我们还指出了用户如何通过软件上的简单订单轻松制定任务计划，因为在整个过程中对工程师的贡献缺乏要求。

其中一个机器人培养系统已经证明了使用 96 孔板作为 3D 细胞聚集体进行分化⁴ 来制造胚状体。此处报告的系统无法处理 96 孔板。其中一种使用细胞系达到了当前的良好生产规范（cGMP）等级，尽管它不是人类多能干细胞⁵。这里详细介绍的自动化培养系统现在已经开发出来，其具体目的是帮助实验室实验（图1）。但是，它有足够的系统来保持相当于 IV 级安全柜的清洁水平。