Das Protokoll hier beschreibt ein kundenspezifisches Kühlzellenprozessorsystem, das mit einem Reinraum für gute Herstellungspraktiken (GMP) kompatibel ist, um die Lebensfähigkeit der Zellen nach der Verarbeitung zu verbessern.
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Das Protokoll hier beschreibt ein kundenspezifisches Kühlzellenprozessorsystem, das mit einem Reinraum für gute Herstellungspraktiken (GMP) kompatibel ist, um die Lebensfähigkeit der Zellen nach der Verarbeitung zu verbessern.
Standard-Zelltherapiegeräte, einschließlich des Goldstandard-Zellprozessors zur Reinigung menschlicher Inselzellen für die klinische Transplantation, werden selten gekühlt, wodurch die Zellen während des Zentrifugationsschritts möglicherweise erhöhten Temperaturen ausgesetzt werden. Kundenspezifische Kühlsysteme haben einen direkten Nutzen für die Lebensfähigkeit und Funktion der menschlichen Inseln. Die aktuelle Studie wurde konzipiert, um die Wirksamkeit eines neu entwickelten, leicht verfügbaren gekühlten Zellprozessorsystems zu testen, das minimale Modifikationen erfordert, und um seine Auswirkungen auf die Lebensfähigkeit menschlicher Zellen und die GMP-Reinraumumgebung zu bewerten. Das Kühlsystem, ein mechanisch gekühlter Wärmetauscher, der auf -30 °C eingestellt ist, wurde verwendet, um gekühlte trockene Luft in medizinischer Qualität durch ein Loch in der Zentrifugenabdeckung in die Zellprozessorschüssel zu leiten. Angesichts der begrenzten Verfügbarkeit von Bauchspeicheldrüsenspendern in Katar wurde die Systemvalidierung mit einer kontinuierlichen Dichtegradientenreinigung von gepooltem menschlichem Knochenmark-Buffy-Coat durchgeführt. Sterilität, Turbulenz und Partikelzahl wurden in Reinraumumgebungen der Klassen C und B gemessen. Um den gekühlten Zellprozessor herum bildeten sich keine Turbulenzen, und es wurden keine überschüssigen 0,5 μm und 5 μm Partikel in der Luft gemäß den GMP-Standards des Reinraums erzeugt. Zu Beginn und am Ende der Entnahmeschritte stieg die Temperatur auf 21,50 °C ± 0,34 °C bzw. 21,93 °C ± 0,20 °C im ungekühlten Zellprozessor und auf nur 10,9 °C ± 0,17 °C und 11,16 °C ± 0,35 °C im Kühlzellenprozessor an (p <0,05). Der gekühlte Zellprozessor führte sowohl zu einer verbesserten Rückgewinnung (98 %) der mononukleären Zellfraktion als auch zu einer verbesserten Viabilität (100 % ± 2 %) nach der Verarbeitung. Das neue Kühlsystem reduziert effektiv die vom Zellprozessor erzeugte Wärme, ohne dass die Partikel die GMP-Reinraumumgebung beeinträchtigen. Der hier beschriebene gekühlte Zellprozessor ist eine kostengünstige (16.000 US-Dollar ohne Steuern, Zollabfertigung und Transport) und minimalinvasive Methode zur Bereitstellung einer robusten Kühlung. Derzeit wird diese Technologie in der GMP-Zelltherapieanlage für die Isolierung und Transplantation menschlicher Inselzellen für das klinische Programm eingesetzt.
Inseltransplantation bei schwerem Typ-1-Diabetes kann die endogene Insulinsekretion wiederherstellen und ist in einer Reihe von Ländern zum Behandlungsstandard geworden1. Die Inselisolierung ist ein mehrstufiges Verfahren, das einen warmen enzymatischen und mechanischen Aufschluss der Bauchspeicheldrüse umfasst, gefolgt von gekühlten Phasen zur Rückgewinnung des verdauten Gewebes und der Inselreinigung mit kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Dichtegradienten auf einem Zellprozessor. Die schnelle Abkühlung verlangsamt die enzymatische Verdauungsphase und schützt die Inselzellen vor Verdauungsenzymen, die durch die Kontamination der Azinuszellen freigesetzt werden. Der Zellprozessor wurde ursprünglich entwickelt, um zelluläre Blutbestandteile bei Umgebungstemperatur zu trennen2. Es wurde 1989 zur Reinigung der menschlichen Pankreasinseln von Langerhans umfunktioniert3. Seit drei Jahrzehnten werden menschliche Inselzellen für klinische Studien und in jüngerer Zeit für die Standardbehandlung gereinigt, entweder in einem Zellprozessor mit diskontinuierlichen Gradienten4 oder in kontinuierlichen Dichtegradienten1, der mit einem Gradient Maker1 oder einem gleichwertigen computergesteuerten Mixer hergestellt wurde5,6,7. Andere Gruppen haben berichtet, dass die Reinigung von Inselzellen durch große Säugetiere und Menschen mit großen zylindrischen Plastikflaschen durchgeführt wurde8,7,9, was die Wirksamkeit der Reinigung und die Qualität der Inselzellen erheblich verbesserte.
In der Tat, unter Berücksichtigung des Goldstandards zur Reinigung menschlicher Inselzellen für klinische Transplantationen10,11, war der hergestellte Zellprozessor ohne Kühlung. Als direkte Folge der fehlenden Kühlung wurden die Inselzellen während des Reinigungsschritts steigenden Temperaturen ausgesetzt. Während der Zentrifugation kommt es aufgrund der mechanischen Reibung des Rotors zu einem unkontrollierten Temperaturanstieg12,13. Die Zellprozessoren wurden mit einem Kühlsystem in Inselisolationszentren ausgestattet, das die glukoseinduzierte Insulinsekretion und die Zellviabilität statistisch erhöhte, was den Vorteil bestätigte, die Pankreasinseln während des Reinigungsverfahrens bei niedrigen Temperaturen zu halten14,15.
Es sollte beachtet werden, dass in den späten 1980er Jahren 10 gekühlte Prototypen gebaut wurden, um die Beschädigung von Inselzellen während der Reinigung durch Dichtegradienten zu reduzieren, aber keine weitere Aufmerksamkeit erhielten. Die Prototypen der Zellprozessoren basierten auf einer Spindel- und Trommelkühlung mit gekühltem Polyethylenglykol. Insbesondere Lösungen zur Reinigung von Inselzellen, einschließlich Lösungen zur Organkonservierung und Polysaccharid-Dichtegradienten, können für die Lebensfähigkeit von Inselzellen schädlich sein, wenn sie bei oder über Raumtemperatur verwendet werden16,17,18. Ein Vergleich verschiedener Kühlstrategien des Zellprozessors für die Reinigung von Inselzellen mit dem ursprünglichen ungekühlten Zellprozessor wurde evaluiert, um dem unkontrollierten Temperaturanstieg entgegenzuwirken, der durch die Reibung des Rotors auftritt. Es wurden mehrere Versuche unternommen, den Zellprozessor während der Reinigung menschlicher Inselzellen abzukühlen. Der Zellprozessor kann vorübergehend oder dauerhaft in einem speziell entwickelten Kühlraum untergebracht werden, um eine Temperatur von 0-8 °C aufrechtzuerhalten19 während der Gradientenzentrifugation, die derzeit in den Inselisolationszentren an der University of Illinois Chicago verwendet wird, 19, University of Miami14, University of Oxford facilities15und die University of San Francisco (die benutzerdefinierte Kühleinheit umhüllt den Zellprozessor). Eine weitere Modifikation umfasst die Kernkühlung der Zellprozessorspindel mit einem Kühlsystem unter Verwendung elektronisch gesteuerter Flüssigstickstoffkühlung in Genf, Schweden, und der Tschechischen Republik15,19. Eine weitere Alternative war Mitte 2000 die Kernkühlung des Zellprozessors mit einer Klimaanlage 12 oder durch Flüssigkeitskühlung des Schachtes an der Universität Lille.
Kühlmodifikationen des Zellenprozessors sind nicht ohne weiteres verfügbar und bergen Risiken (Feuchtigkeit, Kondensationsbildung) in GMP-Reinraumumgebungen, einschließlich des Verlusts der Garantie und der Weigerung des Erbauers, die Maschine zu warten. Folglich verwenden einige Inselzentren, darunter Mailand, Italien, Oslo, Norwegen und Edinburgh, Schottland, kein Kühlsystem für Zellprozessoren während des Inselreinigungsprozesses15.
Die aktuelle Studie wurde konzipiert, um die Wirksamkeit eines neu entwickelten, leicht verfügbaren Kühlers in Verbindung mit einem minimal modifizierten Zellprozessorsystem zu testen. Kurz gesagt, der hier beschriebene luftbasierte Kühler ist ein mechanisch gekühlter Wärmetauscher, der die Temperatur von 1 Standardkubikfuß pro Minute (SCFM) trockenen Gases zwischen -40 °C und -100 °C regelt. Dieses Kühlsystem erfordert eine trockene medizinische Luftzufuhr. Die Luft strömt durch die Leitung und den Wärmetauscher und durch die Düse (7,9 mm) nach außen. Eine Heizung, die sich in der Düse befindet, liefert Wärme, um die Temperatur des Luftstroms zu regeln. Es wurde eine Ersatzabdeckung für eine Zentrifuge aus festem Kunststoff gekauft, und es wurden nur minimale Änderungen vorgenommen. In den Deckel wurde ein Loch mit einem Durchmesser von 13,3 mm gebohrt und über das Loch im Zentrifugendeckel gekühlte Luft aus der Kühlerdüse zum Zellprozessor geleitet. Die gekühlte medizinische Luft wurde in die Zentrifugationstrommel des Zellprozessors injiziert, wobei die Temperatur der Flüssigkeiten oder Dichtegradienten ständig kontrolliert wurden.
Wir haben die technische Leistung des gekühlten Zellprozessors und den Einfluss des Kühlelements auf die GMP-Reinraumumgebung bewertet. Das Hauptaugenmerk lag darauf, eine robust niedrige Temperatur (<10 °C) während der Reinigung menschlicher Inselzellen zu erreichen, um die Lebensfähigkeit zu erhalten. Unter Verwendung einer Buffy-Coat-Dichtetrennung als Proxy für die Inselisolierung haben wir die Wirksamkeit dieses Kühlprotokolls auf die Zellviabilität bestimmt.
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Dieses Protokoll verwendete weggeworfenes Vollblut, das gemäß den Entsorgungsrichtlinien der Institution nicht verwendet werden kann. Die IRB-Genehmigung und die Einwilligungserklärung nach Aufklärung sind nicht anwendbar.
1. Aufbau des Kühlzellenprozessors
HINWEIS: Alle Verfahren müssen in einer Reinraumumgebung durchgeführt werden, und das Personal muss die Bekleidungsverfahren in Reinräumen einhalten.
2. Anzahl der Partikel in der Luft

3. Gradientenvorbereitung und Zelltrennungsprozess
4. Optimierung verschiedener Schritte der Gradientenbelastung
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Der Einfluss des gekühlten Zellprozessors auf den GMP-Reinraum wurde zunächst quantifiziert. Standardisierte Methoden verwendeten einen Partikelzähler, der die Kontamination von Partikeln in der Luft in einer Reinraumumgebung der GMP-Klasse C und Klasse B an kritischen Punkten in der Nähe des Zellprozessors und des Druckluftkühlersystems misst. Die Ergebnisse zeigten, dass sich keine Turbulenzen um die Anlage herum entwickelten. Die aufgezeichneten Daten zeigten, dass es keinen Überschuss an 0,5 μm und 5 μm Partikeln in ...
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Inselisolierungsanlagen auf der ganzen Welt setzen seit Jahrzehnten die Reinigung menschlicher Inselzellen in einem umfunktionierten Zellprozessor ein. Obwohl einige Inselproduktionsanlagen Inselzellen weiterhin in einem ungekühlten Zellprozessor verarbeiten, verwenden die meisten Zentren eine gekühlte Version des Zellprozessors 10,11,15. Die Zentren platzieren den Zellprozessor entweder in einem Kühlraum, der den Hauptnachteil ...
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Die Autoren erklären, dass kein Interessenkonflikt besteht.
Die Autoren möchten das Europäische Genomische Institut für Diabetes (ANR-10- LABEX-0046 bis FP) und das Qatar Metabolic Institute - Hamad Medical Corporation, Katar danken. Die Autoren danken auch dem Medical Research Center der Hamad Medical Corporation für die Unterstützung bei den Artikelbearbeitungsgebühren.
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Equipment | |||
| Air Particles counter | Lasair III | ||
| AirJet XR40 | SP Scientific | FTS-System XR40 | |
| Biosicherheitswerkbank | Thermo Scientific | EQ-1301 | |
| Umlaufkühler | Julabo | CF30 | |
| COBE 2991 | Terumo BCT | ||
| Konische Kühlwanne | Biorep | CCT-01 | |
| Doppelwandiger Gradientenhersteller | kundenspezifisches | ||
| KJT-Thermoelement-Thermometer | Hanna Instruments | HI93551N | Zur Messung der Temperatur von Flüssigkeiten |
| Magnetrührer | Thermo Scientific | 88880014 | |
| Schlauchpumpe | MasterFlex | MK-77921-79 | |
| Thermometer | Extech Instruments | RMS 430 | Für COBE-Temperatur |
| Wasserloses | Bead-Bad Cole-Parmer | 10122-00 | |
| Materialien und Reagenzien | |||
| BD Stammzell-Zählkit | BD Biosciences | ||
| COBE 2911 Schlauchsatz | Terumo BCT | 90819 | |
| Konische Röhrchen 250ml | Corning 430776 | ||
| Gradientendichte 1,1 | Biochrom | L6155 | |
| Graduierte Einwegflaschen | Thermo fisher | 382019-1000 | |
| Humanalbumin 20% | Kedrion Biopharma | 8091600 M199 | |
| Waschlösung | Corning | 99-784-CM | |
| Masterflex Schläuche | Masterflex | 96400-6 | |
| Medical Dry | Air Linde Healthcare Medi | On 22 | |
| Pencillin-Streptomycin | Gibco | ||
| Thermosonde | Biorep | TC-02 | Thermosensor |
| Trypan blau | Sigma Aldrich | 15250061 | |
| Universität von Wisconsin Belzer (UW) | Brücke des Lebens | RM/N 4055 | Konservierungsmedium |
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