CN107641636A - 通过电磁刺激哺乳动物活细胞产生的生物分子 - Google Patents

Abstract

该发明描述了一种生产天然哺乳动物生物分子的方法，即利用电磁场通过电磁刺激哺乳动物细胞。哺乳动物细胞可在暴露于时变电磁力的室内生长。生物分子可与细胞隔绝。

Description

通过电磁刺激哺乳动物活细胞产生的生物分子

技术领域

本发明通常涉及生物分子的生产领域。具体来说，本发明涉及一种利用电磁场通过电磁刺激哺乳动物细胞产生生物分子的系统和工艺。

背景技术

粒细胞集落刺激因子(G-CSF)、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)、白介素-2-32、人类生长因子(HGF)、白血病抑制因子(LIF)、红细胞生成素、激酶、细胞因子、干扰素、组织型纤溶酶原激活物、α1-抗胰蛋白酶、凝血第八因子、表皮生长因子、和促卵泡激素等生物分子广泛用于研究和治疗处理。出于研究或治疗用途合成上述分子既困难又花费昂贵。例如，G-CSF是一种包含内部二硫键的25kD糖蛋白，诱导中性粒白细胞前体细胞的生存、增殖、分化和运转，并功能性地激活成熟粒细胞。在集落刺激因子科中，G-CSF是白血病骨髓细胞系的粒细胞和巨噬细胞终末分化的最有效的诱发物。它是一种能够刺激粒细胞生长和成熟的蛋白质，被用于促进化疗后白细胞恢复。临床应用中人体重组G-CSF的两种形式(非格司亭和来格司亭)是中性粒细胞生成的有效刺激剂，并且证明了预防某些中性白细胞减少症感染并发症的功效。它们可用于加速骨髓抑制治疗后的中性粒细胞恢复。通过减少发热性中性粒细胞减少症的发病率，大剂量化疗(由骨髓移植支持)的发病率，以及重度慢性中性粒细胞减少症患者感染的持续时间和发病率，G-CSF也减少了癌症化疗的发病率。

1983年，小鼠粒细胞集落刺激因子(G-CSF)在澳大利亚得到首次识别与纯化，来自日本和美国的团体于1986年克隆了人类形态。自然的人类蛋白存在于174和177两种形式的氨基酸中。通过DNA重组技术，更加丰富和活跃的174氨基酸形式已经用于药用物品的发展。

于大肠杆菌表达系统中合成的人体重组G-CSF称为非格司亭。非格司亭的结构与天然糖蛋白略有不同。大多数已发表的研究利用了非格司亭，并且它是获批于澳大利亚上市的G-CSF的第一种形式。

另一种人体重组G-CSF形式为来格司亭，于中国仓鼠卵巢(CHO)细胞中合成。由于属于哺乳动物细胞表达系统，来格司亭与174氨基酸天然人类G-CSF难以区别。关于非格司亭和来格司亭之间的差异，迄今尚未确定临床或治疗后果，但是没有正式的比较研究。

G-CSF(非格司亭)适应于由于非骨髓恶性肿瘤而进行骨髓抑制化疗的患者，预防发热性嗜中性球减少症。它缩短了化疗后中性粒细胞减少症的持续时间并降低了严重程度。

G-CSF(来格司亭)也获批用于减少确定的化疗用药相关感染的发病率。

虽然它是人体自然产生的，人体G-CSF隔离还未实现商业化。因此，G-CSF的生产商业化只能通过合成方式实现，如DNA重组技术产生于大肠杆菌中合成的G-CSF或于中国仓鼠卵巢(CHO)细胞中合成的人体重组G-CSF。上述两种“合成”工艺都非常昂贵，使得产品价格定价高，并因此对本已负担过重的医疗制度增加了额外负担。

关于增加人体和试验动物中的天然生物分子及增强其派生疗效的技术有大量出版物，多数收录于Milla等人编著的书籍《药物代谢研究最新进展》。然而，类似于获得具有商业规模的价格合理的G-CSF相关问题，获得大量价格合理的GM-CSF、细胞因子、白细胞介素和其他所需的天然哺乳动物生物分子还尚未完成。

使用生产天然哺乳动物生物分子的现有工艺存在缺点，例如，以一种合理的成本和及时有效的方式获得商业分子量的问题。

技术方案详述

本发明克服了先前工艺和系统的缺点，并提供了生产商业哺乳动物生物分子量的有效系统。

本发明涉及以载体介质从哺乳动物细胞中产生天然哺乳动物生物分子的工艺。本发明的另一方面涉及将哺乳动物细胞引入腔室，并以足以使细胞生长和提高天然糖基化哺乳动物生物分子数量的时间和速度旋转腔室。细胞最好暴露于电磁场(时变电磁场，TVEMF)，这是本发明的首选体现。

本发明另一方面提供包含一种或多种天然哺乳动物生物分子的成分，该成分根据此处所描述的工艺通过电磁刺激活性哺乳动物细胞而产生。

本发明另一方面提供一种成分，该成分由一种或多种天然哺乳动物生物分子组成，如蛋白质、多肽、糖蛋白、细胞因子、转译后蛋白质、转译后肽类、转译后多肽，皆根据本发明的实施方式而产生。特别地，本发明涵盖IL-2、IL-6、IL-8、IL-12、G-CSF、GM-CSF、RANTES、HGF、LIF、和EPO的大量产生，浓度远大于(大于10倍浓度)人外周血，且时间较短(10天或更少)。本发明的另一明显优势在于产生之前的发明无法产生的分泌组。

本发明另一方面涉及包含一种或多种上述生物分子的组成成分以及使用这些分子用于治疗目的。产生天然哺乳动物生物分子的混合物仍是本发明的另一目标，该混合物可被分离成各个组成部分供以后的研究或治疗用。

另一方面，从本发明目前的最佳实施方案之描述(出于披露目的)来看，本发明的特点和优势将非常明显。

简单地说，本发明包含一种产生天然生物分子的方法，所述天然生物分子包括分子IL-2、IL-6、IL-8、IL-12、G-CSF、GM-CSF、RANTES、HGF、LIF、EPO和分泌蛋白质组(secretome)，分泌蛋白质组的各个分子浓度是人体外周血中的浓度(the concentrationfound in human peripheral blood)的10倍以上，所述方法包括将人类成体干细胞(humanadult stem cells)置于含培养基的培养腔室(culture chamber)，以及将时变电磁场作用于培养基，所述时变电磁场含有5-100Hz可变占空比(variable duty cycle)的方波和35-200高斯的磁场。

下述定义用于帮助描述和理解本发明语境下定义的术语。上述定义不用于将术语限制在整个应用描述的含义之内。此外，数种定义被列为TVEMF相关，并且就这一点来言，所有这些定义应认为是相互补充的而不是相互解释。

如整个应用程序中所使用的，术语“哺乳动物细胞”或“哺乳动物细胞成分”指根据本发明的实施方案使用或生长的哺乳动物细胞。人类成体干细胞指出生后的细胞(包括骨髓造血细胞)，并且随时可从干细胞库提取。也可通过提取血液并用分离机分离的方式从外周血中获得(按照血液样本提取的方式进行提取)。

如整个应用程序中所使用的，术语“哺乳动物细胞混合物”、“哺乳动物细胞培养”、“哺乳动物细胞载体介质”以及类似术语指哺乳动物细胞与物质的混合物，该物质能够使细胞扩展，如细胞生长介质。哺乳动物细胞可能存在于混合物中，仅通过混合哺乳动物细胞与细胞培养基或细胞载体培养等物质。所述哺乳动物细胞的混合物最好由哺乳动物细胞和杜氏培养液(DMEM)组成。至少一半的哺乳动物细胞混合物最好是细胞培养基，如DMEM。

如整个应用程序中所使用的，术语“可接受的载体”通常指一种物质，哺乳动物细胞可于其中生存，亦即，在扩展之前、期间和之后对细胞无毒的物质。此种载体众所周知，且可能包括各种各样的物质，包括整个应用中出于该目的而描述的物质。

成体干细胞可以是血细胞(包括骨髓、脐带血细胞、血管周细胞、华通氏胶、或非常新嫩的组织)。血细胞从提供血液样本的血管中提取。通过使用离心机分离和使用中间层或“血细胞层”，它们随后通常被分离成一种富含干细胞的混合物。

如整个应用程序中所使用的，术语“TVEMF”指时变电磁力。

如整个应用程序中所使用的，术语“TVEMF-扩展细胞”指接受过TVEMF-扩展工艺的细胞。

如整个应用程序中所使用的，术语“有毒物质”或相关术语可能指对哺乳动物细胞或对患者有毒的物质。特别地，术语有毒物质包括死细胞(沉积在底部)和巨噬细胞。其它有毒物质是已知的，从已知的细胞混合物中除去这些物质。

参考上述定义术语的其它陈述或用于整个应用的其它术语不受上述定义的限制，并且有可能有助于定义。整个应用中提供了与本发明有各方面有关的信息，并且不仅仅局限于其所包含的章节，而是作为一个整体帮助理解本发明。

描述制造天然哺乳动物生物分子的方法

将哺乳动物细胞和一个载体介质介质引入一个能维持细胞生长的腔室内且该腔室所受的TVEMF大约为5～100赫兹和35～200高斯。这些参数是首选的。在35-39℃、3％-7％CO₂的细胞生长条件下将哺乳动物细胞和载体介质保持在生长腔室中。腔室可以是任何种类的容器，直到上层清液或含有细胞的载体介质有显著增长的细胞数和/或直到载体介质或上层清液中的天然哺乳动物生物分子呈现可供收集的数目(至少50微微克的IL2)时采用TVEMF。可以将含有天然哺乳动物生物分子或细胞混合物的上层清液或载体介质从腔室中移除，可以溶解细胞且然后将天然哺乳动物生物分子分离成为单个的分子实体或天然哺乳动物生物分子的混合物。在一些情况下，可以直接将天然哺乳动物生物分子与上层液或载体介质隔离；但在其它一些情况下，为了获得天然哺乳动物生物分子需要溶解细胞。为达到治疗目的或为了研究可以采用这些分子实体。

依照本发明的一个方面，将哺乳动物细胞放置进一个细胞培养腔室中。将细胞培养腔室保持一段时间，在这段时间里时变电磁力源在腔室内产生一个时变电磁力。通过细胞的增长带来天然哺乳动物生物分子数目的增长后，将细胞和天然哺乳动物生物分子从腔室中移除。

在本发明过程中，用这样的方式扩张细胞以便与扩张前细胞一样保持，或具备基本相同的、立体的几何结构(还未将分子压平或将其伸展开，它是和在体内一样的几何结构)和通常相同的细胞到细胞的支撑(细胞间的化学、激素和神经相互作用未被改变)和细胞到细胞的几何结构(细胞保持着在体内与彼此的关系，并没有从容器壁中弹跳出来和进入彼此)。典型地这可以通过保持悬浮在培养或载体介质中的细胞和预防在细胞扩张期间细胞接触到固体表面来实现，例如通过将细胞保持在一个绕水平轴旋转的生物反应器(bioreactor)里。

本发明的一个方面，是通过电磁刺激活的哺乳动物细胞制造天然哺乳动物生物分子的混合物。

用最简单的术语，一个转动的TVEMF-生物反应器是Synthecon Corp在德克萨斯州休斯敦市出售的类型。生物反应器的操作说明请见他们的网页。

最佳的方式，是建议用户更好地选择一个旋转率，促进最低的壁面碰撞频率和强度以便保持哺乳动物细胞立体的几何结构和它们的细胞到细胞的支撑以及细胞到细胞的集合结构。本发明的首选速度是从5到120RPM，10-40RPM更佳和10到30RPM最佳。也可将细胞培养在有盖培养皿或烧瓶中。可以通过美国专利8376925、8029432、8137258和8137259中描述的设备制造TVEMF。

通过更适宜的透明培养腔室可以对哺乳动物细胞混合物进行更佳的视觉评估并通过使用旋转快速拨号对其进行手动调整。也可通过一个传感器(例如，激光)监测TVEMF-腔室内哺乳动物细胞的位置，自动操作对哺乳动物细胞混合物的评估和调整。

而且，在操作中本发明预期打开和调整一个电磁发电装置以便方波(依照傅里叶曲线)输出在哺乳动物细胞混合腔室中产生想要的电磁场(范围从35高斯到300高斯)。

在细胞处于TVEMF腔室期间，最好供给其营养和新鲜培养基(最好DMEM和5％的人血清白蛋白)，使其暴露于激素、细胞因子和/或生长因子(最好G-CSF)；和去除有毒物质。去除TVEMF-腔室中细胞的有毒物质，包括死亡细胞的有毒颗粒物质和颗粒性白血球与巨噬细胞的有毒物质。而且，例如一个人一天一次，或每两天一次手动(例如用一个注射器)将新鲜培养基和最好其它一些预期添加剂(例如营养物和生长因子)，按照以上的讨论，插入生物反应器，并将含有细胞废物和毒素的旧培养基脱去。

控制细胞的TVEMF-扩张以便在10天或更短的时间内细胞更好地扩张(体积数，或浓度的增加)到足够的数量。按照以上指示和通过本应用，本发明的TVEMF-扩张哺乳动物细胞已基本上具备与自然的、未TVEMF-扩张的哺乳动物细胞一样的立体几何结构和细胞到细胞支撑与细胞到细胞的几何结构。最好，在大约26℃到大约41℃的温度下在TVEMF-生物反应器中进行TVEMF-扩张，且在大约37±2℃的温度下保持3天更佳。

按照本发明中预期的时变电磁力旋转的生物反应器中可能产生的各种变化，在不超出本发明的范围的情况下，打算将以上描述中所包含的所有物质解释为说明性的和非限制性的。

本发明中使用的哺乳动物细胞最好可以直接或间接地从人类搜集，或是可以从哺乳动物细胞的存储处或其它贮藏室获得或是通过商业来源或其它来源获得。可将细胞堆积。可以通过反向分离技术将哺乳动物细胞隔离，例如但不限于沉淀和离心分离。许多反向分离方法在所属领域是很知名的。然而，也可以使用正向选择技术。对于所属领域内知名的隔离哺乳动物细胞的方法，只要它们不溶解或不以其它方式伤害预期的哺乳动物细胞，可以使用它们。例如，对于特殊的哺乳动物细胞可以选择性地使用一个类同的方法。

必须将已搜集的哺乳动物细胞放进一个TVEMF-腔室中以待TVEMF-扩张发生。根据上述讨论，术语“哺乳动物细胞混合物”是由一种带有允许细胞扩张物质的哺乳动物细胞的混合物组成，例如一个放置在TVEMF腔室中的细胞生长介质。允许细胞生长和扩张的细胞培养基在所属领域是很知名的。允许细胞扩张的物质最好是细胞培养基，Dulbecco的培养基更佳。当然，细胞培养基的成分一定不能杀死或损害细胞。在TVEMF-扩张前或过程中也可将其它成分添加到哺乳动物细胞混合物中。例如，可以将哺乳动物细胞放进带有Dulbecco培养基的生物反应器中并进一步增补5％(或一些其他预期的数量，例如在大约1％到大约10％的范围内)的人血清白蛋白。也可在将哺乳动物细胞放入生物反应器前，将哺乳动物细胞混合物的其它添加剂，包括但不限于生长因子、铜螯合物、细胞因子、激素和可以增强TVEMF细胞增长的其它物质添加到生物反应器外部或内部的哺乳动物细胞中。所使用的哺乳动物细胞的体积为大约10毫升到100毫升较为适宜，最佳的是：将50毫升到大约100毫升(的哺乳动物细胞)与大约25毫升到大约100毫升的Dulbecco培养基(DMEM)和附加的5％人血清血蛋白混合以便在放入生物反应器时哺乳动物细胞混合物的总体积为大约75到大约200毫升。

术语“放置进TVEMF腔室”并不指限制哺乳动物细胞混合物，且完全可以在培养腔室外制造，然后将混合物放入培养腔室内。而且，也可在生物反应器内完全混合哺乳动物细胞混合物。例如，可将哺乳动物细胞混合物放进带有Dulbecco培养基的腔室内和附加5％的人血清血蛋白(已在腔室内、放进生物反应器的同时添加的，或是将哺乳动物细胞放进生物反应器后添加的)。

为促进天然哺乳动物生物分子的增长，可选择性地结合组织培养过程(烧瓶、滚瓶等)利用体制和过程。此种环境下，可控制促增长基因和下调增长抑制基因。过程终止后效果会持续显示一段时间。所声明的混合物是在一种通过将一个细胞培养基和一个载体介质进行混合并使其承受电磁力直至上层清液有可收集的天然哺乳动物生物分子量所制造的一种上层清液中发现的混合物。取上层清液的一个样本进行化验，确定上层清液的成分。例如，可以使用实验室多组分剖析技术化验样本。这样一个多组分剖析技术的例子是所属领域中非常出名的LUMINEX系统(LabMAP^tm)、Austin、TX，允许不同蛋白质、缩氨酸和DNA分子的同时定量分析。可以使用多层次的免疫印迹技术和利用抗体或试样的技术确定上层清液的蛋白质、缩氨酸、DNA和RNA成分。建立上层清液中预期成分的存在后，可以采用诸如流式细胞分析仪或高压液相层析的方法使蛋白质、肽、DNA或RNA与上层清液分离。被刺激的哺乳动物生物物质最好是人类细胞，例如，祖细胞或神经元细胞。

可能需要裂解细胞。所需蛋白质没有在细胞外释放的情况下，可使用一些方法，包括机械方法，如直接机械描述，比如使用一个均衡器或球磨机，或使用超声作用。所有这些方法都为所属领域的技术人员所知。或者，胞内蛋白可通过技术从细胞内移除，如使用冻结/解冻循环，或化学方法如使用溶剂或清洁剂，或使用酶类等生物方法。无论所需蛋白质是否通过其自身行为从细胞中释放，或是否需要一些外部手段，从合成混合物中移除需要的蛋白质都很必要。这可通过常规方式完成，如沉淀，然后凝胶过滤和离子交换色层分析。所有这些技术都为所属领域的技术人员所知。

可准备包含一个或多个天然哺乳动物生物分子的化学成分，其中生物分子包括根据本发明一个方面或体现产生的蛋白质、肽类、多肽、糖蛋白、细胞因子、转译后蛋白质、转译后肽类、转译后多肽。天然哺乳动物生物分子从，但不限于，以下物质中进行挑选，即蛋白质、肽类、多肽、糖蛋白、细胞因子、转译后蛋白质、转译后肽类、转译后多肽，尤其包括G-CSF、GM-CSF、HGF、LIF、细胞因子、EGF及白细胞介素，如IL-2、IL-6、IL-8和IL-10。此外，分泌蛋白质组得到生产。

当前发明的组成可能包括医药上可接受的载体；血浆、血液、白蛋白、细胞培养基、生长因子、铜螯合物、荷尔蒙、缓冲剂或冷冻储藏。“医药上可接受的载体”指允许将天然分子引入哺乳动物的代理，最好引入人类。这样的载体可包括这里提到的物质，尤其包括可用做哺乳动物将引入其成分的任何物质。将成分“引入”哺乳动物的引入一词，指将成分“施用”至动物。成分可能是从片剂、锭剂、胶囊、粉剂、糖衣药丸、水性或油性悬浮液、糖浆剂、万灵药和水溶液中挑选的形式。使用成分的性质当然将取决于理想的施用途径。成分(浓度至少为外周血管的10倍)可为口服、局部服用、直肠给药、鼻管吸入、经皮给药或肠道外给药(如肌肉注射、静脉注射和皮下注射)或其他适当方式。

生产天然哺乳动物生物分子的优先方法包括：(a)将哺乳动物分子及载体介质引入Synthecon公司的圆柱形腔室；(b)绕轴线旋转圆柱形腔室，保证旋转的速度足够防止细胞实际接触圆柱形腔室的圆柱壁；(c)继续旋转直到当前的天然哺乳动物生物分子在载体液体中有可供收集的量；并且(d)将一个或更多天然哺乳动物生物分子通过标准分离方法如流式细胞术与载体媒介进行分离。

虽然优先的体现已在此处进行描述，所属领域的技术人员将理解本发明包括多种改变及修订。发明的范围不只限于以上描述的体现。

在优先的发明体现中，正常的人类神经祖细胞(NHNP)从三个捐赠者身上进行采集，以减少捐赠者到捐赠者的反应差异。作为对照，NHNP在组织培养瓶中的传统组织培养中生长，遵循标准的组织培养程序，该培养瓶从加利福尼亚圣地亚哥Clonetics公司获得。

细胞培养协议：

对于二维的培养，使用含10％FBS的GTSF-2介质、环丙沙星和二性霉素B来培养细胞(Goodwin等人，《试验生物学与医学(梅伍德)》，1993年2月第202卷，编号2181-192，小肠旋转壁式共培养作为组织建模的前奏：模拟微重力的几个方面)。1X PBS、胶原酶、脱氧核糖核酸酶和胰蛋白酶从加利福尼亚州圣地亚哥购买，并使用康宁T-75玻璃瓶(纽约州康宁小镇康宁公司)进行细胞初始培养以对每个实验获取适当数量的细胞。简而言之，进行培养的细胞使用推荐的试剂从烧瓶中进行酶促分离，使用PBS-CMF清洗一次并通过去除锥虫染料化验其活性(纽约州格兰德岛GIBCO公司)。细胞在100-mm培养皿中生长(进行组织培养防止粘附)或生长与培养皿内部实际电极。电极由铂及不锈钢制成。细胞培养在湿润的FormaC02培养器(Forma有限公司.)中保存，温度为37℃，二氧化碳浓度为6％。

对于三维的培养，如上描述准备NHNP细胞，继而使用5mg/ml第一类胶原蛋白涂层的微载体(淀粉微球)及刚消化的NHNP细胞对Cytodex-3RWV进行接种，在55ml容器中产出2.5.x 105细胞/ml的细胞浓度。培养组织十天或直到形成直径为3至5mm的组织块。

发生器

具有原始设计和性能的波形(TVEMF)发生器得到研发并用来产生1-6mA(交流电)方波强度的、5-100赫兹可变占空比的波形，并调整脉冲宽度，如以上所描述的陈述专利。NHNP细胞经受这些磁场(ELF波)(35–200高斯)。

二维实验协定：

最初，将金属电极(铂和不锈钢)放置于培养皿内部中心位置。NHNP播种方式为将2.5–105细胞置于0.7ml含有10％FBS的媒体GTSF-2介质中，使用环丙沙星和二性霉素B培养细胞1X PBS，胶原酶，脱氧核糖核酸酶和胰蛋白酶从加利福尼亚州圣地亚哥购买，并使用康宁T-75玻璃瓶(纽约州康宁小镇康宁公司)进行细胞初始培养。细胞进行两天的孵化。细胞接种的第二天认定为试验协定的第0天。在第0天，给每个皿15ml的培养基并将波形应用于电极。在第3天，供给细胞15ml培养基，并在此后每三天供给13ml，即第6、9、12天。在第14和17天，再次供给细胞15ml培养基。在第17到21天，将细胞在胶原酶/脱氧核糖核酸酶混合物中孵化10分钟，然后直接将胰蛋白酶加入混合物中，再孵化细胞三分钟。在加入完整培养基使胰蛋白酶失效前，使用移液管上下吸取混合物数次。使用1X PBS清洗细胞两次，再次使用培养基并放置于冰上。细胞在解剖显微镜下进行观察、计数并评估活性。

相同的协定都伴有相似的实验，除了电极未放置于培养皿中，培养基中，而是依附于TVEMF治疗皿的下侧，保证细胞与金属表面无直接接触。

三维(R WV)实验协定：

三维神经细胞和组织通过以上描述方法进行培养，除了TVEMF生物反应器旋转容器调整为与电磁线圈结合。线圈缠绕容器中心，以便其与二维配置发射出同样的电磁场强度。其他所有条件与二维试验条件相同。除去生物分子的肯定性调查，还进行了蛋白质组学分析及在媒介中发现分泌蛋白质组。

Claims (2)

1.一种生产生物分子的方法，所述生物分子包括分子IL-2、IL-6、IL-8、IL-12、G-CSF、GM-CSF、RANTES、HGF、LIF、EPO及分泌蛋白质组，该分泌蛋白质组具有的各个分子的浓度是人类外周血中的浓度的10倍以上；所述方法包括：将成体干细胞放置于生物反应室内的具有培养基的培养腔室内，该生物反应室绕水平轴旋转并维持细胞悬浮于培养基内；将时变电磁场作用于培养基，该时变磁场含有5-100赫兹可变占空比的方波及35-200高斯的磁场。

2.一种生产生物分子的方法，所述生物分子包括分子IL-2、IL-6、IL-8、IL-12、G-CSF、GM-CSF、RANTES、HGF、L1F、EPO及分泌蛋白质组，该分泌蛋白质组具有的各个分子的浓度是人类外周血中的浓度的10倍以上；所述方法包括：将成体干细胞放置于含有培养基的培养腔室；当培养基作用于时变电磁场时，培养细胞，所述时变电磁场含有5-100赫兹可变占空比的方波及35-200高斯的磁场，其中细胞在培养基中悬浮培养，以阻止细胞接触培养腔室的固体表面，并且细胞在整个培养过程中保持细胞至细胞同样的三维几何形状。