Core Technology
1 cm²透气膜
对流区
- 对流可根据细胞需求持续提供营養
- 无需混合或灌流
- 可轻松采集培養基样本，用于检测反映细胞数量的指标
扩散区
- 300 µm扩散边界层
- 为细胞间交流提供理想环境
- 使细胞能够处于大体积培養基中，从而无需额外补加培養基
透气膜
- 持续为细胞提供适宜的气体交换条件
这些基本要素相互结合，可带来以下优势：
细胞可自动获得营养和氧气，无需机械化设备
无需更换培养基或进行灌流，即可实现高密度细胞培养
细胞可保持较高活率以及适用于过继性细胞治疗的理想表型
G-Rex 采用透气膜与静态培养设计，无需机械搅拌。培养箱配置及环境控制条件应根据具体产品说明和工艺要求确定。
此外，G-Rex的简洁设计还带来以下优势：
G-Rex使用细胞培养实验室常见的标准培养箱和实验室设备，有助于降低成本，并通过更具普惠性的生产方式提高CGT的可及性
G-Rex设备采用一致的几何结构和材料，仅透气膜表面积有所不同，因此能够实现线性放大
G-Rex是一个平台，其丰富的产品目录涵盖多种设备、形式和质量等级，可最大限度提升CGT组织各部门的操作灵活性
最终成果
已发表研究记录了 G-Rex 在 CAR-T、TCR-T、NK、TIL、Treg、γδ T、病毒特异性 T 细胞及其他细胞类型中的应用。
相关结果适用于各研究所报告的细胞来源、培养条件和评价方法。
G-Rex透气膜
G-Rex透气膜采用USP IV级硅弹性体制成。研究显示，其对O₂和CO₂的渗透能力比透气培养袋所采用的材料——氟化乙烯丙烯共聚物（FEP）高出数个数量级。
G-Rex透气膜未经等离子体活化或纹理化处理，即可自然支持悬浮培养。既往研究表明，可在膜表面包被RetroNectin等材料，以增强T细胞激活（通过固定激活抗体）和T细胞转导等单元操作。
G-Rex透气膜能否阻隔外源因子（细菌、病毒等）？
可以。Wilson Wolf已通过微生物侵入测试和病毒穿透测试验证，G-Rex透气膜能够阻隔外源因子。透气膜对外源因子的阻隔性能是G-Rex封闭系统验证资料包的核心内容之一，也使G-Rex能够整合CAR/TCR-T细胞治疗的全部核心单元操作：分离、激活、转导、扩增和浓缩。
G-Rex透气膜在向客户发货前是否会接受“孔洞”或“泄漏”测试？
会。所有G-Rex设备在灭菌和发货前均需接受高灵敏度压力衰减测试。这种精密测试方法可确保存在缺陷的G-Rex设备不会被发给客户。
所有G-Rex设备是否都使用相同的透气膜？
是。所有设备形式（孔板和生物反应器）、规格（2 cm²至500 cm²）及质量等级（RUO和GMP）的G-Rex设备均使用相同的透气膜。材料的一致性对于保持G-Rex平台的线性放大能力至关重要，而这正是G-Rex的核心特性与优势之一。
扩散区（边界层）
在物理学和流体力学中，边界层是流体沿边界表面流动时，在紧邻该表面的区域形成的一层薄流体。流体与壁面的相互作用会形成无滑移边界条件，即壁面处的流速为零。随后，流速随距表面高度增加而单调上升，直至恢复至主流速度。由尚未恢复至主流速度的流体构成的薄层称为速度边界层。
扫描电子显微镜图像显示，G-Rex的边界层位于硅胶膜上方，高度约为300 µm，细胞即在这一区域内生长。因此，所培养细胞的大小将决定单位面积（每cm²）可培养的细胞数量。
| 细胞类型 | 直径 | 最大密度 |
|---|---|---|
| T 细胞 | 8-9um | 3,000万–4,000万个细胞/cm² |
| NK 细胞 | 8-9um | 3,000万–4,000万个细胞/cm² |
| K562 细胞 | 17-22um | 1,200万–1,500万个细胞/cm² |
| 杂交瘤细胞 | 11-13um | 1,500万–1,600万个细胞/cm² |
细胞在边界层中生长时，G-Rex能否保持其多克隆性？
可以。研究表明，细胞在富含氧气和营养的边界层中扩增时，能够保持多克隆性和克隆多样性。这对肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）疗法的开发者尤其重要，因为克隆多样性是此类疗法的一项重要优势。
使细胞保持在边界层中有哪些优势？
静态培养的一项核心优势是能够形成广泛的细胞间接触。对细胞扩增至关重要的分泌因子会形成浓度梯度，并在细胞周围达到最高浓度。相比之下，在WAVE等灌流系统中，分泌因子会被持续灌流不断稀释，而持续运动也会缩短细胞彼此接触的总体时间。
如何利用边界层的优势？
富含氧气和营养且无剪切力的边界层可带来以下优势：
- 与T形培养瓶和透气培养袋相比，可提高细胞活率，并改善“生长不良”细胞的扩增表现（1）。
- 更高的细胞存活率（2）可减少达到目标剂量所需的群体倍增次数，并维持更接近干细胞样、耗竭程度更低的表型。
- 对糖酵解依赖程度更低的代谢特征（3）（4），能够更高效地利用培养基和细胞因子。
由于边界层是高度固定为300 µm的区域，即使起始材料的数量和质量存在差异，也能获得具有可预测性的产量。
（1）Forget, M.-A.等（2015）。《从线粒体功能和呼吸能力看透气培养瓶对肿瘤浸润淋巴细胞扩增的有益作用》。OncoImmunology, 5(2)。https://doi.org/10.1080/2162402x.2015.1057386
（2）Vera JF等。《使用透气式快速扩增培养器皿（G-Rex）加速生产用于临床前及临床应用的抗原特异性T细胞》。J Immunother. 2010 Apr;33(3):305–315。doi: 10.1097/CJI.0b013e3181c0c3cb。PMID: 20445351；PMCID: PMC2946348。
（3）Hannah W. Song等。《不同CAR-T细胞扩增平台产生不同的T细胞分化状态》。Cytotherapy（2024）。doi: https://doi.org/10.1016/j.jcyt.2024.03.003
（4）Pisani, I.等（2025）。《优化GMP级非病毒Sleeping Beauty系统生成的CARCIK细胞生产，以提升细胞适应性和临床规模化能力》。Journal of Translational Medicine, 23(1)。https://doi.org/10.1186/s12967-025-06416-3
自然对流区
G-Rex的独特之处在于，它能够在静态环境中利用大体积培养基支持细胞培养，而无需机械搅拌。这一现象可能源于热源（培养箱）与培养基之间的温度差。受对流作用影响，靠近G-Rex器壁的较温暖培养基会向中心移动，并将较冷的培养基推向外围。这一循环持续进行，使培养基在不扰动硅胶膜上细胞的情况下保持均匀混合。
右图展示了特定实验条件下不同培养基用量的比较。10 mL/cm² 可作为工艺开发的参考条件；实际培养基用量、补料和换液方案需根据细胞类型及培养过程确定。
如何确认培养基处于均一状态？
如果培养基液柱处于静止状态，随着细胞扩增应当会形成代谢物浓度梯度，但实际观察并非如此。例如，T细胞扩增时会分泌乳酸，可分别测量G-Rex顶部、底部、中部和外围区域的乳酸浓度。如果不存在对流，乳酸应形成浓度梯度，且靠近底部细胞区域的浓度更高；但实际同样未观察到这一现象。
是否仍需持续补充细胞因子和其他生长因子？
不需要。G-Rex生产过程无需间歇补充细胞因子，原因包括：
- 边界层通过广泛的细胞间接触和旁分泌信号传导，使细胞能够维持自身生长。
- 细胞因子在37°C条件下的稳定性高于以往认知。
右图展示了“一次加液、静置培养”（Fill and Forget）方法的结果：T细胞在培养箱中不受扰动地持续扩增超过5天。
如何利用边界层的优势？
研究表明，在扩增开始时一次性加入足量培养基，尽可能扩大细胞的营养储备空间和代谢废物容纳空间，有助于改善扩增动力学。
此外，该方法可直接减少不必要的人工干预所带来的工作量、风险和变异。
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