El protocolo aquí describe un sistema de procesador de celda de enfriamiento personalizado que es compatible con una sala limpia de buenas prácticas de fabricación (GMP) para mejorar el posprocesamiento de la viabilidad de la celda.
Method Article
El protocolo aquí describe un sistema de procesador de celda de enfriamiento personalizado que es compatible con una sala limpia de buenas prácticas de fabricación (GMP) para mejorar el posprocesamiento de la viabilidad de la celda.
El equipo de terapia celular estándar, incluido el procesador de células de referencia para purificar islotes humanos para el trasplante clínico, rara vez se refrigera, lo que podría exponer las células a temperaturas elevadas durante la etapa de centrifugación. Los sistemas de enfriamiento personalizados tienen un beneficio directo en la viabilidad y función de los islotes humanos. El presente estudio fue diseñado para probar la efectividad de un sistema de procesador de celdas refrigeradas recientemente desarrollado y fácilmente disponible que requiere modificaciones mínimas y para evaluar su impacto en la viabilidad de las celdas humanas y el entorno de la sala limpia GMP. El sistema de enfriamiento, un intercambiador de calor refrigerado mecánicamente a -30 °C, se utilizó para suministrar aire seco de grado médico enfriado al recipiente del procesador de celdas a través de un orificio perforado en la tapa de la centrífuga. Con la disponibilidad limitada de donantes de páncreas en Qatar, la validación del sistema se realizó con purificación continua en gradiente de densidad de la capa de leucemia de médula ósea humana agrupada. La esterilidad, la turbulencia y el recuento de partículas se midieron en ambientes de sala limpia de clase C y clase B. No se desarrollaron turbulencias alrededor del procesador de celda enfriada y no se generaron partículas en el aire de 0,5 μm y 5 μm en exceso según las normas GMP de sala limpia. Al principio y al final de las etapas de recolección, la temperatura aumentó respectivamente a 21,50 °C ± 0,34 °C y 21,93 °C ± 0,20 °C en el procesador de celda no refrigerada y a solo 10,9 °C ± 0,17 °C y 11,16 °C ± 0,35 °C en el procesador de celda refrigerada (p <0,05). El procesador de celda refrigerada mejoró la recuperación (98%) de la fracción de celda mononuclear y la viabilidad (100% ± 2%) del posprocesamiento. El nuevo sistema de refrigeración reduce eficazmente el calor producido por el procesador de celdas sin tener impacto de partículas en el entorno de la sala limpia GMP. El procesador de celda refrigerada descrito aquí es un método económico (16.000 dólares sin incluir impuestos, despacho de aduanas y transporte) y mínimamente invasivo para proporcionar una refrigeración robusta. Actualmente, esta tecnología en la instalación de terapia celular GMP se está aplicando al aislamiento y trasplante de células de islotes humanos para el programa clínico.
El trasplante de islotes para la diabetes tipo 1 grave puede restaurar la secreción endógena de insulina y se ha convertido en el estándar de atención en varios países1. El aislamiento de islotes es un procedimiento de varios pasos que incluye la digestión enzimática y mecánica tibia del páncreas, seguida de fases enfriadas para la recuperación del tejido digerido y la purificación de los islotes con gradientes de densidad continuos o discontinuos en un procesador celular. El enfriamiento rápido ralentiza la fase de digestión enzimática y protege los islotes de las enzimas digestivas liberadas por las células acinares contaminantes. El procesador celular fue diseñado originalmente para separar los componentes celulares de la sangre a temperatura ambiente2. Fue reutilizado para purificar los islotes pancreáticos humanos de Langerhans en 19893. Durante tres décadas, los islotes humanos han sido purificados para ensayos clínicos y, más recientemente, para el tratamiento estándar, ya sea en un procesador de células con gradientes discontinuos4 o gradientes de densidad continuos1 hecho con un creador de gradientes1 o un mezclador equivalente operado por ordenador5,6,7. Otros grupos han informado de la purificación de islotes de grandes mamíferos y humanos utilizando grandes botellas de plástico cilíndricas8,7,9, lo que mejoró sustancialmente la eficacia de la purificación y la calidad de los islotes.
De hecho, considerando el estándar de oro para purificar islotes humanos para trasplantes clínicos10,11, el procesador de células fabricado estaba sin refrigeración. Como consecuencia directa de la falta de refrigeración, los islotes estuvieron expuestos al aumento de las temperaturas durante la etapa de purificación. Durante la centrifugación, se produce un aumento incontrolado de la temperatura debido a la fricción mecánica del rotor12,13. Los procesadores celulares se adaptaron con un sistema de enfriamiento en centros de aislamiento de islotes que aumentó estadísticamente la secreción de insulina inducida por glucosa y la viabilidad celular, confirmando la ventaja de mantener los islotes pancreáticos a bajas temperaturas durante el procedimiento de purificación14,15.
Cabe señalar que a finales de la década de 1980, se construyeron 10 prototipos refrigerados para reducir el daño de los islotes durante la purificación en gradiente de densidad, pero no recibieron más atención. Los prototipos de procesadores de celdas se basaron en el enfriamiento del huso y la cuba con polietilenglicol refrigerado. En particular, las soluciones de purificación de islotes, incluidas las soluciones de preservación de órganos y los gradientes de densidad de polisacáridos, pueden ser perjudiciales para la viabilidad de los islotes cuando se utilizan a temperatura ambiente o por encima de ella16,17,18. Se evaluó una comparación de diferentes estrategias de enfriamiento del procesador de celdas para la purificación de celdas de islotes versus el procesador de celdas no refrigerado original para combatir el aumento incontrolado de temperatura que ocurre debido a la fricción del rotor. Se han hecho varios intentos para enfriar el procesador celular durante la purificación de los islotes humanos. El procesador de celdas puede alojarse temporal o permanentemente en una cámara frigorífica especialmente diseñada para mantener una temperatura de 0-8 °C19 durante la centrifugación en gradiente que se utiliza actualmente en los centros de aislamiento de islotes de la Universidad de Illinois Chicago19, Universidad de Miami14, University of Oxford facilities15y la Universidad de San Francisco (la unidad de enfriamiento personalizada encierra el procesador de celdas). Otra modificación incluye el enfriamiento del núcleo del eje del procesador de celdas con un sistema de enfriamiento que utiliza enfriamiento de nitrógeno líquido controlado electrónicamente en Ginebra, Suecia y la República Checa15,19. Otra alternativa a mediados de 2000 fue la refrigeración del núcleo del procesador de la célula con una unidad de aire acondicionado12 o mediante la refrigeración líquida del eje en la Universidad de Lille.
Las modificaciones de enfriamiento del procesador de celdas no están fácilmente disponibles y conllevan riesgos (humedad, acumulación de condensación) dentro de los entornos de salas limpias GMP, incluida la pérdida de garantía y la negativa del constructor a reparar la máquina. En consecuencia, algunos centros de islotes, incluyendo Milán, Italia, Oslo, Noruega y Edimburgo, Escocia, no utilizan un sistema de enfriamiento para los procesadores de celdas durante el proceso de purificación de islotes15.
El estudio actual fue diseñado para probar la efectividad de un refrigerador fácilmente disponible recientemente desarrollado junto con un sistema de procesador de celdas mínimamente modificado. Brevemente, el enfriador a base de aire descrito aquí es un intercambiador de calor refrigerado mecánicamente que controla la temperatura de 1 pie cúbico estándar por minuto (SCFM) de gas seco entre -40 °C y -100 °C. Este sistema de refrigeración requiere un suministro de aire médico seco. El aire fluirá a través de la línea y el intercambiador de calor y saldrá a través de la boquilla (7,9 mm). Un calentador ubicado dentro de la boquilla suministra calor para controlar la temperatura de la corriente de aire. Se compró una cubierta de centrífuga de plástico sólido de repuesto y se hicieron modificaciones mínimas. Se perforó un orificio de 13,3 mm de diámetro en la tapa y se suministró aire enfriado desde la boquilla del enfriador al procesador de celdas a través del orificio en la tapa de la centrífuga. El aire medicinal enfriado se inyectó dentro del recipiente de centrifugación del procesador de celdas con control constante de la temperatura de los líquidos o gradientes de densidad.
Evaluamos el rendimiento técnico del procesador de celda refrigerada y el impacto del elemento de refrigeración en el entorno de la sala limpia GMP. El objetivo principal era lograr una temperatura robustamente baja (<10 °C) durante la purificación de los islotes humanos para preservar la viabilidad. Utilizando una separación de la densidad de la capa leucocitaria como proxy del aislamiento de los islotes, determinamos la eficacia de este protocolo de enfriamiento en la viabilidad celular.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Este protocolo utilizó sangre entera desechada que no es apta para su uso según las pautas de descarte de la institución. La aprobación del IRB y el consentimiento informado no son aplicables.
1. Configuración del procesador de celda refrigerada
NOTA: Todos los procedimientos deben realizarse en un entorno de sala limpia, y el personal debe respetar los procedimientos de ropa de sala limpia.
2. Recuento de partículas en el aire

3. Preparación de gradientes y procesamiento de separación de células
4. Optimización de diferentes pasos de carga de gradiente
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Primero se cuantificó el impacto del procesador de celda refrigerada en la sala limpia GMP. Los métodos estandarizados utilizaron un contador de partículas que midió la contaminación de partículas en el aire en un entorno de sala limpia de clase C y clase B de grado GMP en puntos críticos cerca del procesador de celdas y el sistema de enfriamiento de aire presurizado. Los resultados demostraron que no se desarrollaron turbulencias alrededor del equipo. Los datos registrados mostraron que no había un exceso de partículas ...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Las instalaciones de aislamiento de islotes de todo el mundo han adoptado durante décadas la purificación de islotes humanos en un procesador celular reutilizado. Aunque algunas instalaciones de producción de islotes continúan procesando islotes en un procesador de celdas no refrigerado, la mayoría de los centros utilizan una versión refrigerada del procesador de celdas 10,11,15. Los centros colocan el procesador de celdas en un...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses.
Los autores desean agradecer al Instituto Europeo de Genómica para la Diabetes (ANR-10- LABEX-0046 a FP) y al Instituto Metabólico de Qatar - Hamad Medical Corporation, Qatar. Los autores agradecen también al Centro de Investigación Médica de Hamad Medical Corporation por el apoyo de las tarifas de procesamiento de artículos.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| fuerte | |||
| Aire contra partículas | Lasair III | ||
| AirJet XR40 | SP Scientific | FTS system XR40 | |
| Gabinete de bioseguridad | Thermo Scientific | EQ-1301 | |
| Enfriador de enfriamiento circulante | Julabo | CF30 | |
| COBE 2991 | Terumo BCT | ||
| Bandeja de enfriamiento cónica | Biorep | CCT-01 | |
| Máquina de degradado de doble camisa | personalizado en casa | ||
| KJT-Termómetro de termopar Hanna | Instruments HI93551N | Para medir la temperatura de los líquidos | |
| Agitador magnético | Thermo Scientific | 88880014 | |
| Bomba peristáltica | Termómetro MasterFlex | MK-77921-79 | |
| Extech Instruments | RMS 430 | Para temperatura COBE | |
| Baño de perlas sin agua | Cole-Parmer | 10122-00 | |
| Materiales y reactivos | |||
| BD kit de enumeración de células madre | BD Biosciences | ||
| Kit de tubos COBE 2911 | Terumo BCT | 90819 | |
| Tubos Cónicos 250ml | Corning | 430776 | |
| Densidad de gradiente 1.1 | Biochrom | L6155 | |
| Botellas desechables graduadas | Thermo fisher | 382019-1000 | |
| Albúmina humana 20% | Kedrion Biopharma | 8091600 | |
| M199 solución de lavado | Corning | 99-784-CM | |
| Tubos Masterflex | Masterflex | 96400-6 | |
| Medical Dry Air | Linde Healthcare | Medi On 22 | |
| Pencillin-estreptomicina | Gibco | ||
| Thermoprobe | Biorep | TC-02 | Thermosensor |
| Trypan azul | Sigma Aldrich | 15250061 | |
| Universidad de Wisconsin Belzer (UW) | Puente de la Vida | RM/N 4055 | Medio de conservación |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission