Le protocole décrit ici un système de processeur de cellule de refroidissement personnalisé compatible avec une salle blanche conforme aux bonnes pratiques de fabrication (BPF) pour améliorer la viabilité des cellules après le post-traitement.
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Le protocole décrit ici un système de processeur de cellule de refroidissement personnalisé compatible avec une salle blanche conforme aux bonnes pratiques de fabrication (BPF) pour améliorer la viabilité des cellules après le post-traitement.
L’équipement de thérapie cellulaire standard, y compris le processeur de cellules de référence pour purifier les îlots humains en vue d’une transplantation clinique, est rarement réfrigéré, ce qui peut exposer les cellules à des températures élevées pendant l’étape de centrifugation. Les systèmes de refroidissement personnalisés ont un avantage direct sur la viabilité et le fonctionnement des îlots de Langerhans. La présente étude a été conçue pour tester l’efficacité d’un nouveau système de processeur de cellules réfrigérées facilement disponible nécessitant des modifications minimales et pour évaluer son impact sur la viabilité des cellules humaines et l’environnement de la salle blanche GMP. Le système de refroidissement, un échangeur de chaleur réfrigéré mécaniquement réglé à -30 °C, a été utilisé pour fournir de l’air sec refroidi de qualité médicale au bol du processeur de cellules par un trou percé dans le couvercle de la centrifugeuse. En raison de la disponibilité limitée de donneurs de pancréas au Qatar, la validation du système a été effectuée avec une purification continue par gradient de densité de la moelle osseuse humaine en pool. La stérilité, la turbulence et le nombre de particules ont été mesurés dans des environnements de salle blanche de classe C et de classe B. Aucune turbulence ne s’est développée autour du processeur de cellule refroidie, et aucune particule en suspension dans l’air de 0,5 μm et 5 μm n’a été générée conformément aux normes GMP des salles blanches. Au début et à la fin des étapes de collecte, la température est passée respectivement à 21,50 °C ± 0,34 °C et 21,93 °C ± 0,20 °C dans le processeur à cellules non refroidies et à seulement 10,9 °C ± 0,17 °C et 11,16 °C ± 0,35 °C dans le processeur à cellules refroidies (p <0,05). Le processeur de cellules refroidies a permis d’améliorer à la fois la récupération (98 %) de la fraction de cellules mononucléées et la viabilité (100 % ± 2 %) du post-traitement. Le nouveau système de refroidissement réduit efficacement la chaleur produite par le processeur de cellules tout en n’ayant aucun impact particulaire sur l’environnement de la salle blanche GMP. Le processeur de cellule refroidi décrit ici est une méthode peu coûteuse (16 000 $ sans compter les taxes, le dédouanement et le transport) et peu invasive pour fournir un refroidissement robuste. À l’heure actuelle, cette technologie dans l’installation de thérapie cellulaire GMP est appliquée à l’isolement et à la transplantation de cellules d’îlots pancréatiques humains dans le cadre du programme clinique.
La transplantation d’îlots de Langerhans pour le diabète de type 1 sévère peut restaurer la sécrétion endogène d’insuline et est devenue la norme de soins dans un certain nombre de pays1. L’isolement des îlots est une procédure en plusieurs étapes qui comprend une digestion enzymatique et mécanique chaude du pancréas, suivie de phases refroidies pour la récupération des tissus digérés et la purification des îlots avec des gradients de densité continus ou discontinus sur un processeur de cellules. Le refroidissement rapide ralentit la phase de digestion enzymatique et protège les îlots des enzymes digestives libérées par la contamination des cellules acineuses. Le processeur de cellules a été conçu à l’origine pour séparer les composants sanguins cellulaires à température ambiante2. Il a été réutilisé pour purifier les îlots pancréatiques humains de Langerhans en 19893. Depuis trois décennies, les îlots humains ont été purifiés pour des essais cliniques et, plus récemment, pour des soins standard, soit dans un processeur de cellules avec des gradients discontinus4, soit avec des gradients de densité continus1 fabriqués avec un gradient maker1 ou un mélangeur informatisé équivalent5,6,7. D’autres groupes ont signalé la purification d’îlots de Langerhans à partir de grands mammifères et d’humains à l’aide de grandes bouteilles cylindriques en plastique 8,7,9, ce qui a considérablement amélioré l’efficacité de la purification et la qualité des îlots.
En effet, compte tenu de l’étalon-or pour purifier les îlots humains pour la transplantation clinique10,11, le processeur de cellules fabriqué était sans réfrigération. Conséquence directe du manque de réfrigération, les îlots ont été exposés à des températures plus élevées pendant l’étape de purification. Lors de la centrifugation, une augmentation incontrôlée de la température se produit en raison du frottement mécanique du rotor12,13. Les processeurs de cellules ont été adaptés avec un système de refroidissement dans les centres d’isolement des îlots pancréatiques qui a statistiquement augmenté la sécrétion d’insuline induite par le glucose et la viabilité cellulaire, confirmant l’avantage de maintenir les îlots pancréatiques à basse température pendant la procédure de purification14,15.
Il convient de noter qu’à la fin des années 1980, 10 prototypes réfrigérés ont été construits pour réduire les dommages aux îlots lors de la purification du gradient de densité, mais n’ont pas reçu plus d’attention. Les prototypes de processeurs à cellules étaient basés sur le refroidissement de la broche et du bol avec du polyéthylène glycol réfrigéré. En particulier, les solutions de purification des îlots de Langerhans, y compris les solutions de préservation des organes et les gradients de densité des polysaccharides, peuvent être délétères pour la viabilité des îlots lorsqu’elles sont utilisées à température ambiante ou au-dessus16,17,18. Une comparaison des différentes stratégies de refroidissement du processeur de cellules pour la purification des cellules d’îlots par rapport au processeur de cellules non réfrigérées d’origine a été évaluée pour lutter contre l’augmentation incontrôlée de la température qui se produit en raison de la friction du rotor. Plusieurs tentatives ont été faites pour refroidir le processeur cellulaire lors de la purification des îlots de Langerhans humains. Le processeur de cellules peut être logé temporairement ou définitivement dans une chambre froide spécialement conçue pour maintenir une température de 0 à 8 °C19 pendant la centrifugation en gradient qui est actuellement utilisée dans les centres d’isolement des îlots de Langerhans de l’Université de l’Illinois à Chicago19, de l’Université de Miami14, des installations de l’Université d’Oxford15et l’Université de San Francisco (l’unité de refroidissement personnalisée enveloppe le processeur de cellules). Une autre modification comprend le refroidissement du cœur de l’axe du processeur de cellule avec un système de refroidissement utilisant un refroidissement à l’azote liquide contrôlé électroniquement à Genève, en Suède et en République tchèque15,19. Une autre alternative au milieu de l’année 2000 a été le refroidissement du cœur du processeur de cellules avec une unité de climatisation 12 ou par refroidissement liquide de l’arbre à l’Université de Lille.
Les modifications de refroidissement du processeur de cellule ne sont pas facilement disponibles et comportent des risques (humidité, accumulation de condensation) dans les environnements de salle blanche GMP, y compris la perte de garantie et le refus du constructeur d’entretenir la machine. Par conséquent, certains centres d’îlots, notamment Milan, en Italie, Oslo, en Norvège, et Édimbourg, en Écosse, n’utilisent pas de système de refroidissement pour les processeurs de cellules pendant le processus de purification des îlots15.
La présente étude a été conçue pour tester l’efficacité d’un refroidisseur facilement disponible nouvellement développé en conjonction avec un système de processeur de cellules minimalement modifié. En bref, le refroidisseur à air décrit ici est un échangeur de chaleur réfrigéré mécaniquement contrôlant la température de 1 pied cube standard par minute (SCFM) de gaz sec entre -40 °C et -100 °C. Ce système de refroidissement nécessite une alimentation en air médical sec. L’air circulera à travers la conduite et l’échangeur de chaleur et sortira par la buse (7,9 mm). Un élément chauffant situé à l’intérieur de la buse fournit de la chaleur pour contrôler la température du flux d’air. Un couvercle de centrifugeuse en plastique solide de rechange a été acheté et des modifications minimales ont été apportées. Un trou de 13,3 mm de diamètre a été percé dans le couvercle, et l’air refroidi a été acheminé de la buse de refroidissement au processeur de cellules via le trou dans le couvercle de la centrifugeuse. L’air médical refroidi a été injecté à l’intérieur du bol de centrifugation du processeur de cellule avec un contrôle constant de la température des liquides ou des gradients de densité.
Nous avons évalué les performances techniques du processeur de cellules refroidies et l’impact de l’élément de refroidissement sur l’environnement de la salle blanche GMP. L’objectif principal était d’atteindre une température très basse (<10 °C) lors de la purification des îlots de Langerhans afin de préserver la viabilité. En utilisant une séparation de densité de couche leucocytaire comme indicateur de l’isolement des îlots de Langerhans, nous avons déterminé l’efficacité de ce protocole de refroidissement sur la viabilité cellulaire.
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Ce protocole a utilisé du sang total mis au rebut qui ne convient pas selon les directives de l’établissement en matière de rejet. L’approbation de l’IRB et le consentement éclairé ne s’appliquent pas.
1. Configuration du processeur à cellules refroidies
REMARQUE : Toutes les procédures doivent être effectuées dans un environnement de salle blanche, et le personnel doit respecter les procédures de vêtements de salle blanche.
2. Nombre de particules en suspension dans l’air
3. Préparation de gradient et traitement de séparation cellulaire
4. Optimisation des différentes étapes de chargement de gradient
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L’impact du processeur de cellules refroidies sur la salle blanche GMP a d’abord été quantifié. Les méthodes standardisées ont utilisé un compteur de particules mesurant la contamination par les particules en suspension dans l’air dans un environnement de salle blanche de classe C et de classe B BPF à des points critiques à proximité du processeur de cellules et du système de refroidissement à air comprimé. Les résultats ont démontré qu’aucune turbulence ne s’est développée autour de l’équipement. Les données enregistrée...
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Les installations d’isolement des îlots pancréatiques du monde entier adoptent depuis des décennies la purification des îlots humains dans un processeur de cellules réutilisé. Bien que certaines installations de production d’îlots continuent de traiter les îlots dans un processeur de cellules non réfrigéré, la plupart des centres utilisent une version réfrigérée du processeur de cellules 10,11,15. Les centres placent soit le pro...
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Les auteurs ne déclarent aucun conflit d’intérêts.
Les auteurs tiennent à remercier l’Institut européen de génomique pour le diabète (ANR-10- LABEX-0046 à FP) et l’Institut métabolique du Qatar - Hamad medical corporation, Qatar. Les auteurs remercient également le Centre de recherche médicale de la Hamad Medical Corporation pour le soutien aux frais de traitement des articles.
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Équipement | |||
| Compteur de particules d’air | Lasair III ; | ||
| AirJet XR40° ; | SP Scientific | Système FTS XR40 | |
| Armoire de biosécurité | Thermo Scientific | EQ-1301 | |
| Refroidisseur à circulation | Julabo | CF30 | |
| COBE 2991 ; | Terumo BCT | ||
| Plateau de refroidissement conique | Biorep | CCT-01 | |
| Fabricant de dégradé à double enveloppe ; | personnalisé en interne | ||
| KJT-Thermocouple Thermomètre | Hanna Instruments HI93551N | Pour mesurer la température des liquides | |
| Agitateur magnétique ; | Thermo Scientific | 88880014 | |
| Pompe péristaltique ; | MasterFlex | MK-77921-79 | |
| ; | Extech Instruments | RMS 430 | Pour Bain |
| Perles Sans Eau | de température COBE Cole-Parmer | 10122-00 | |
| Matériaux et réactifs | |||
| BD Kit de dénombrement de cellules souches | BD Biosciences ; | ||
| COBE 2911 kit de tubulure | Terumo BCT | 90819 | |
| Tubes coniques 250ml | Corning | 430776 | |
| Gradient densité 1.1 | Biochrom ; | L6155 | |
| Bouteilles jetables graduées | Thermo fisher | 382019-1000 | |
| Albumine humaine 20 % ; | Kedrion Biopharma | 8091600 | |
| M199 solution de lavage ; | Corning ; | 99-784-CM ; | |
| Tubes Masterflex | Masterflex 96400-6 | ||
| Medical Dry Air | Linde Healthcare | Medi On 22 | |
| Pencillin-streptomycin ; | Gibco ; | ||
| Thermosonde | Biorep | TC-02 | Thermocapteur |
| Trypan bleu ; | Sigma Aldrich | 15250061 | |
| Université du Wisconsin Belzer (UW) ; | Pont de la Vie ; | RM/N 4055 | Milieu de conservation |
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