Humane mesenchymale Stammzellen (hMSCs) sind eine wertvolle Zellquelle für klinische Anwendungen (z. B. Behandlung von akutem Myokardinfarkt oder entzündlichen Erkrankungen), insbesondere im Bereich der regenerativen Medizin. Für autologe (patientenspezifische) und allogene (nicht-patientenspezifische) hMSC-basierte Therapien ist jedoch eine in vitro-Expansion vor der klinischen Anwendung notwendig, um die erforderliche Zellzahl zu erreichen. Eine sichere, reproduzierbare und wirtschaftliche in vitro-Expansion von hMSCs für autologe und allogene Therapien kann problematisch sein, da das Zellmaterial begrenzt ist und die Zellen empfindlich auf Veränderungen in den Kultivierungsbedingungen reagieren. Es ist vorteilhaft, detaillierte Informationen über die hydrodynamischen Bedingungen und das Zellwachstumsverhalten in einem Bioreaktorsystem zu sammeln, um einen sogenannten „Digitalen Zwilling“ des Kultivierungssystems und des Expansionsprozesses zu entwickeln. Numerische Methoden, wie Computational Fluid Dynamics (CFD), die in der Biotech-Industrie weit verbreitet sind, um lokale Strömungsbedingungen innerhalb von Bioreaktoren oder kinetische Wachstumsmodellierungen zu untersuchen, bieten mögliche Lösungen für solche Aufgaben. In diesem Review werden wir den aktuellen Stand der Technik für die in vitro-Expansion von hMSCs vorstellen. Verschiedene numerische Werkzeuge, einschließlich numerischer Strömungssimulationen und Zellwachstumsmodellierungsansätze für hMSCs, werden präsentiert. Darüber hinaus wird eine Fallstudie gezeigt, die die Anwendbarkeit von CFD und kinetischer Wachstumsmodellierung für die Entwicklung eines mikroträgerbasierten hMSC-Prozesses demonstriert.