هنا ، نقدم بروتوكولا لإنتاج عدد كبير من الإكسوسومات من الدرجة GMP من الخلايا الجذعية الوسيطة للسائل الزليلي باستخدام مفاعل حيوي 3D.
مقالة منهجية
هنا ، نقدم بروتوكولا لإنتاج عدد كبير من الإكسوسومات من الدرجة GMP من الخلايا الجذعية الوسيطة للسائل الزليلي باستخدام مفاعل حيوي 3D.
تم اقتراح الإكسوسومات التي تفرزها الخلايا الجذعية الوسيطة (MSCs) كمرشحين واعدين لإصابات الغضاريف وعلاج هشاشة العظام. تتطلب الإكسوسومات للتطبيق السريري إنتاجا واسع النطاق. وتحقيقا لهذا الهدف، نمت مركبات MSCs للسائل الزليلي البشري (hSF-MSCs) على حبات حاملة للصغر، ثم زرعت في نظام استزراع ديناميكي ثلاثي الأبعاد (3D). من خلال استخدام الثقافة الديناميكية 3D ، نجح هذا البروتوكول في الحصول على إكسوسومات واسعة النطاق من سوبرناتورز ثقافة SF-MSC. تم حصاد الإكسوسومات عن طريق الطرد المركزي الفائق والتحقق منها بواسطة المجهر الإلكتروني الناقل ، وفحص انتقال الجسيمات النانوية ، والنشاف الغربي. أيضا ، تم الكشف عن السلامة الميكروبيولوجية للإكسوسومات. تشير نتائج الكشف عن الإكسوسومات إلى أن هذا النهج يمكن أن ينتج عددا كبيرا من الإكسوسومات الجيدة من فئة ممارسات التصنيع (GMP). يمكن استخدام هذه الإكسوسومات في أبحاث البيولوجيا الإكسوسومية وعلاج هشاشة العظام السريرية.
لا يزال الفصال العظمي (OA) ، الناتج عن غضروف المفاصل وانهيار العظام الأساسي ، يمثل تحديا شديدا يؤدي إلى الإعاقة 1,2. بدون إمدادات الدم والأعصاب ، تكون قدرة الغضروف على الشفاء الذاتي ضئيلة بمجرد الإصابة 3,4. في العقود الماضية ، حققت العلاجات القائمة على زرع الخلايا الغضروفية الذاتية (ACI) بعض التقدم في علاج OA5. لعزل الخلايا الغضروفية وتوسيعها ، من الضروري حصاد غضروف صغير من المنطقة غير الحاملة للوزن في مفصل OA ، مما يسبب إصابات في الغضروف. أيضا ، سيتطلب الإجراء عملية ثانية لزرع الخلايا الغضروفية الموسعة6. وبالتالي ، فإن العلاجات المكونة من خطوة واحدة لعلاج OA دون إصابات الغضروف تخضع لاستكشاف مكثف.
تم اقتراح الخلايا الجذعية الوسيطة (MSCs) كبدائل واعدة لعلاج OA 7,8. تنشأ MSCs من أنسجة متعددة ، ويمكن أن تتمايز إلى خلايا غضروفية مع تحفيز محدد. الأهم من ذلك ، يمكن ل MSCs تعديل الاستجابات المناعية عبر مضاد للالتهابات9. لذلك ، فإن MSCs لها مزايا كبيرة في علاج OA عن طريق إصلاح عيوب الغضروف وتعديل الاستجابة المناعية ، خاصة في بيئة الالتهاب. بالنسبة لعلاج OA ، جذبت MSCs من السائل الزليلي (SF-MSCs) مؤخرا الكثير من الاهتمام بسبب قدرتها على تمايز الخلايا الغضروفية الأقوى من مصادر MSC الأخرى10,11. والجدير بالذكر أنه في عيادة العظام ، يعد استخراج SF الالتهابي من تجويف المفصل علاجا روتينيا لتخفيف أعراض الألم لدى مرضى OA. عادة ما يتم التخلص من SF الالتهابي المستخرج كنفايات طبية. كل من المرضى والأطباء على استعداد للنظر في MSCs الذاتية المعزولة عن SF الالتهابية كعلاج OA مع عدد قليل جدا من الصراعات الأخلاقية. ومع ذلك ، فإن علاج SF-MSC معرض للخطر بسبب المخاطر السرطانية ، والتخزين طويل الأمد ، وحواجز الشحن البعيدة.
تحمل الإكسوسومات ، التي تفرزها العديد من أنواع الخلايا ، بما في ذلك MSCs ، معظم المعلومات الحيوية للخلية الأم. وقد تم التحقيق فيه بشكل متعمق كعلاج خال من الخلايا12,13. وفقا للموارد المحدثة المتاحة على موقع حكومة التجارب السريرية (ClinicalTrials.gov) ، يتم بدء دراسات سريرية أكثر شمولا وإجراؤها في مجالات أبحاث السرطان وارتفاع ضغط الدم والأمراض العصبية التنكسية. يمكن أن يكون علاج الإكسوسوم SF-MSC تجربة مثيرة وصعبة للتعامل مع OA. يعد إنتاج الإكسوسومات من فئة ممارسات التصنيع الجيدة (GMP) والإنتاج الخارجي على نطاق واسع أمرا ضروريا للترجمة السريرية. تم إجراء عزل الإكسوسوم على نطاق صغير على نطاق واسع على أساس زراعة الخلايا ثنائية الأبعاد (2D). ومع ذلك ، تحتاج استراتيجيات إنتاج exosome واسعة النطاق إلى التحسين. تم تطوير طريقة تصنيع إكسوسوم واسعة النطاق في هذه الدراسة ، استنادا إلى ثقافة SF-MSC الضخمة في ظروف خالية من الأجانب. بعد الطرد المركزي الفائق من المواد الفائقة لزراعة الخلايا ، تم التحقق من سلامة ووظيفة الإكسوزوم.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تمت الموافقة على هذه الدراسة من قبل لجنة أخلاقيات الإنسان في مستشفى شنتشن الثاني للشعب. يوضح الشكل 1 مخططا تخطيطيا للإكسوسومات المعزولة من hSF-MSCs في بروتوكول المختبر.
1. ثقافة SF-MSCs البشرية وتحديد الهوية
2.3D زراعة خلايا المفاعل الحيوي
3. تحديد الإكسوسوم والكشف عن السلامة
4. في المختبر الكشف عن وظيفة exosome
5. التحليل الإحصائي
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم استخدام قياس التدفق الخلوي لتحديد العلامات السطحية ل SF-MSCs ، وفقا للحد الأدنى من المعايير لتحديد MSCs البشرية الموصى بها من قبل الجمعية الدولية للعلاج الخلوي14,15. كشف تحليل قياس التدفق الخلوي أن SF-MSCs المستزرعة في هذه الدراسة استوفت معايير تحديد MSCs. وكانت سلبية بالنسبة ل CD34 و CD45 و HLA-DR (أقل من 3٪) وإيجابية ل CD73 و CD90 و CD105 (أعلى من 95٪) (الشكل 2).
تحت المجهر المقلوب ، لوحظ أن SF-MSCs ت...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم استخدام الخلايا الجذعية الوسيطة على نطاق واسع في الطب التجديدي بسبب تجديدها الذاتي ، وتمييزها إلى خلايا الأنسجة ذات الوظائف المتخصصة ، وتأثيرات paracrine16,17. ومن الجدير بالذكر أن تأثيرات الباراكرين التي تمارسها الإكسوسومات قد جذبت الكثير من الاهتمام18. تحمل الإكسوسومات المعلومات الحيوية ل MSCs وتؤدي وظيفتها البيولوجية وتتغلب على أوجه القصور في MSC ، مثل التخزين والشحن المزعجين. وبالتالي ، تم استخدام الإكسوسومات المشتقة من MSCs للتدخلا...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ويعلن صاحبا البلاغ أنه ليس لديهما مصالح مالية منافسة.
المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (رقم 81972116، رقم 81972085، رقم 81772394)؛ البرنامج الرئيسي لمؤسسة العلوم الطبيعية في مقاطعة قوانغدونغ (No.2018B0303110003) ؛ مشروع قوانغدونغ للتعاون الدولي (No.2021A0505030011)؛ مشاريع شنتشن للعلوم والتكنولوجيا (No. GJHZ20200731095606019, No. JCYJ20170817172023838, No. JCYJ20170306092215436, No. JCYJ20170413161649437); مؤسسة علوم ما بعد الدكتوراه الصينية (No.2020M682907) ؛ مؤسسة قوانغدونغ للبحوث الأساسية والتطبيقية الأساسية (رقم 2021A1515010985) ؛ مشروع سانمينغ للطب في شنتشن (SZSM201612079) ؛ صناديق خاصة لبناء مستشفيات رفيعة المستوى في مقاطعة قوانغدونغ.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| مجموعة فحص BCA | ThermoFisher | 23227 | مقايسة تركيز البروتين |
| لوحة أجار الدم | نانجينغ ييجي للتكنولوجيا الكيميائية الحيوية المحدودة. | P0903 | ثقافة البكتيريا |
| CD105 الجسم المضاد | Elabscience | E-AB-F1243C | قياس التدفق |
| الخلوي CD34 الجسم المضاد | Elabscience | E-AB-F1143C | قياس التدفق الخلوي |
| CD45 الجسم المضاد | BD Bioscience | 555483 | التدفق |
| الخلوي CD63 الجسم المضاد | Abclonal | ؛ A5271 | النشاف الغربي |
| CD73 الجسم المضاد | Elabscience | E-AB-F1242C | قياس التدفق |
| الخلوي CD81 الجسم المضاد | ABclonal | A5270 | النشاف الغربي |
| CD9 الجسم المضاد | Abclonal | A1703 | النشاف الغربي |
| CD90 الجسم المضاد | Elabscience | E-AB-F1167C | التدفق |
| الطرد المركزي | Eppendorf | الطرد المركزي 5810R | |
| حاضنة CO2 | ثقافة الخلايا | الحرارية | |
| بالليزر متحد البؤر الفحص المجهري | ZEISS | LSM 800 | |
| Cytodex | GE Healthcare Microcarrier | ||
| Dil | ThermoFisher | D1556 | تسمية Exosome |
| EZ-PCR طقم الكشف عن الميكوبلازما | BI | 20-700-20 | الكشف عن الميكوبلازما |
| قياس التدفق | Beckman | تحديد MSC | |
| نظام Gene Pulser II | Bio-Rad Laboratories | 1652660 | Gene Transfection |
| GraphPad Prism 8.0.2 | GraphPad Software، Inc. | الإصدار 8.0.2 | |
| HLA-DR الأجسام المضادة | Elabscience | E-AB-F1111C | قياس التدفق |
| الخلوي وسط ثقافة Lowenstein-Jensen | نانجينغ Yiji Biochemical Technology Co. ، Ltd. | T0573 | ثقافة المتفطرة السلية |
| MesenGro | StemRD | MGro-500 | MSC ثقافة |
| Nanosight NS300 | Malvern | Nanosight NS300 | تتبع الجسيمات النانوية |
| NTA 2.3 برنامج | Malvern | تحليل البيانات | |
| Odyssey FC | Gene Company Limited | الفلورسنت الغربي النشاف | |
| OptiPrep العازلة الكهربائية | Sigma | D3911 | تعداء الجينات |
| مثبطات البروتياز كوكتيل | Sigma | P8340 | مثبط البروتيناز |
| RNase A | Qiagen | 158924 | إزالة لوحة أجار الحمض النووي الريبي |
| Sabouraud | Nanjing Yiji Biochemical Technology Co.، Ltd. | P0919 | ثقافة الفطريات |
| TEM | JEM-1200EX | ||
| نظام زراعة الخلايا الدوارة (RCCS) | Synthecon | RCCS-4HD | ثقافة ثلاثية |
| الأبعاد جهاز طرد مركزي فائق | Beckman | Optima XPN-100 | Exosome |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن