כאן אנו מציגים פרוטוקול לייצור מספר רב של אקסוזומים ברמת GMP מתאי גזע מזנכימליים של נוזל סינוביאלי באמצעות ביוריאקטור תלת-ממדי.
מאמר שיטה
כאן אנו מציגים פרוטוקול לייצור מספר רב של אקסוזומים ברמת GMP מתאי גזע מזנכימליים של נוזל סינוביאלי באמצעות ביוריאקטור תלת-ממדי.
אקסוזומים המופרשים על ידי תאי גזע מזנכימליים (MSCs) הוצעו כמועמדים מבטיחים לפגיעות סחוס ולטיפול באוסטאוארתריטיס. אקסוזומים ליישום קליני דורשים ייצור בקנה מידה גדול. למטרה זו, MSCs של נוזל סינוביאלי אנושי (hSF-MSCs) גודלו על חרוזי מיקרו-קריין, ולאחר מכן גודלו בתרבית במערכת תרבותית דינמית תלת-ממדית (3D). באמצעות שימוש בתרבית דינמית תלת-ממדית, פרוטוקול זה השיג בהצלחה אקסוזומים בקנה מידה גדול מסופרנאטנטים של תרבית SF-MSC. אקסוזומים נקטפו על ידי אולטרה-צנטריפוגציה ואומתו על ידי מיקרוסקופ אלקטרונים משודר, בדיקת העברת ננו-חלקיקים וכתם מערבי. כמו כן, זוהתה הבטיחות המיקרוביולוגית של אקסוזומים. תוצאות של זיהוי אקסוזומים מצביעות על כך שגישה זו יכולה לייצר מספר רב של אקסוזומים ברמת GMP (תנאי ייצור נאותים). אקסוזומים אלה יכולים לשמש במחקר בביולוגיה של אקסוזומים ובטיפול קליני באוסטאוארתריטיס.
דלקת מפרקים ניוונית (OA), הנובעת מסחוס המפרקים ומפירוק העצם הבסיסי, נותרה אתגר חמור המוביל לנכות 1,2. ללא אספקת דם ועצבים, יכולת הריפוי העצמי של הסחוס היא מינימלית לאחר שנפצע 3,4. בעשורים האחרונים, טיפולים המבוססים על השתלת כונדרוציטים אוטולוגית (ACI) התקדמו מעט בטיפול OA5. עבור בידוד והרחבה של כונדרוציטים, יש צורך בקצירת סחוס קטן מהאזור שאינו נושא משקל של מפרק ה-OA, מה שגורם לפציעות בסחוס. כמו כן, ההליך ידרוש פעולה שנייה להשתלת הכונדרוציטים המורחבים6. לפיכך, טיפולים חד-שלביים לטיפול ב-OA ללא פגיעות סחוס נמצאים תחת חקירה מקיפה.
תאי גזע מזנכימליים (MSCs) הוצעו כחלופות מבטיחות לטיפול ב-OA 7,8. MSCs, שמקורם ברקמות מרובות, יכולים להתמיין לכונדרוציטים עם גירוי ספציפי. חשוב לציין כי MSCs יכולים לווסת את התגובה החיסונית באמצעות נוגדי דלקת9. לכן, ל-MSCs יש יתרונות משמעותיים בטיפול ב-OA על ידי תיקון פגמים בסחוס וויסות התגובה החיסונית, במיוחד בסביבה הדלקתית. עבור טיפול OA, MSCs מנוזל סינוביאלי (SF-MSCs) משכו לאחרונה תשומת לב רבה בשל יכולת ההתמיינות החזקה יותר שלהם בכונדרוציטים בהשוואה למקורות MSCאחרים 10,11. יש לציין כי במרפאה האורתופדית, מיצוי SF דלקתי מחלל המפרק הוא טיפול שגרתי להקלה על תסמין הכאב של חולי OA. SF דלקתי מופק בדרך כלל מושלך כפסולת רפואית. הן המטופלים והן הרופאים מוכנים לשקול MSCs אוטולוגיים שבודדו מה- SF הדלקתי כטיפול OA עם מעט מאוד קונפליקטים אתיים. עם זאת, טיפול SF-MSC נפגע עקב סיכונים סרטניים, אחסון ארוך ומחסומי משלוח מרוחקים.
אקסוזומים, המופרשים על ידי סוגי תאים רבים, כולל MSCs, נושאים את רוב המידע הביולוגי של תא האב. הוא נחקר לעומק כטיפול ללא תאים12,13. על פי המשאבים המעודכנים הזמינים באתר ממשלת הניסויים הקליניים (ClinicalTrials.gov), מחקרים קליניים מקיפים יותר של אקסוזומים יוזמים ומתבצעים בתחומי המחקר של סרטן, יתר לחץ דם ומחלות נוירו-ניווניות. טיפול באקסוזום SF-MSC יכול להיות ניסוי מרגש ומאתגר להתמודדות עם OA. תנאי ייצור נאותים (GMP) וייצור אקסוזומים בקנה מידה גדול חיוניים לתרגום קליני. בידוד אקסוזומים בקנה מידה קטן בוצע באופן נרחב על בסיס תרבית תאים דו-ממדית (2D). עם זאת, אסטרטגיות ייצור אקסוזומים בקנה מידה גדול זקוקות לאופטימיזציה. במחקר זה פותחה שיטת ייצור אקסוזומים בקנה מידה גדול, המבוססת על תרבית SF-MSC מסיבית בתנאים נטולי קסנו. לאחר אולטרה-צנטריפוגה מתרביות-על של תרביות תאים, הבטיחות והתפקוד של האקסוזומים אומתו.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מחקר זה אושר על ידי ועדת האתיקה האנושית של בית החולים העממי השני של שנזן. דיאגרמה סכמטית של אקסוזומים שבודדו מפרוטוקול hSF-MSCs במבחנה מוצגת באיור 1.
1. תרבות וזיהוי SF-MSCs אנושיים
2.3D תרבית תאים ביוריאקטור
3. זיהוי אקסוזום וזיהוי בטיחות
4. זיהוי פונקציית אקסוזום במבחנה
5. ניתוח סטטיסטי
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ציטומטריה של זרימה שימשה לזיהוי סמני פני השטח של SF-MSCs, על פי הקריטריונים המינימליים להגדרת MSCs אנושיים שהומלצו על ידי האגודה הבינלאומית לטיפול תאי14,15. ניתוח ציטומטריה של זרימה גילה כי SF-MSCs שגודלו במחקר זה עמדו בקריטריוני הזיהוי של MSCs. הם היו שליליים עבור CD34, CD45 ו-HLA-DR (מתחת ל-3%) וחיוביים עבור CD73, CD90 ו-CD105 (מעל 95%) (איור 2).
תחת מיקרוסקופיה הפוכה, הבחין כי SF-MSCs מתרבים על מיקרו-קר...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תאי הגזע המזנכימליים נמצאים בשימוש נרחב ברפואה רגנרטיבית בשל ההתחדשות העצמית שלהם, התמיינות לתאי רקמה עם פונקציות מיוחדות, ואפקטים פרקריניים16,17. יש לציין כי ההשפעות הפראקריניות המופעלות על ידי אקסוזומים משכו תשומת לב רבה18. אקסוזומים נושאים את המידע הביולוגי של MSCs ומבצעים את תפקידם הביולוגי ומתגברים על חסרונות MSC, כגון אחסון ומשלוח בעייתיים. לפיכך, אקסוזומים שמקורם ב- MSCs שימשו להתערבויות טיפוליות, אשר משכו את תשומת הלב הרבה ביותר בט...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים כי אין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.
הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (מס '81972116, מס' 81972085, מס' 81772394); תוכנית המפתח של הקרן למדעי הטבע של מחוז גואנגדונג (מס '2018B0303110003); פרויקט שיתוף הפעולה הבינלאומי של גואנגדונג (מס '2021A0505030011); שנזן פרויקטים של מדע וטכנולוגיה (לא. GJHZ20200731095606019, לא. JCYJ20170817172023838, לא. JCYJ20170306092215436, לא. JCYJ20170413161649437); קרן סין למדע בתר-דוקטוריאלי (No.2020M682907); קרן המחקר הבסיסי והיישומי של גואנגדונג (No.2021A1515010985); פרויקט סאנמינג לרפואה בשנג'ן (SZSM201612079); כספים מיוחדים לבניית בתי חולים ברמה גבוהה במחוז גואנגדונג.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| ערכת בדיקת BCA | ThermoFisher | 23227 | בדיקת ריכוז חלבון |
| צלחת אגר דם | נאנג'ינג ייג'י ביוכימיה טכנולוגיה ושות', בע"מ | P0903 | תרבית חיידקים |
| CD105 נוגדן | Elabscience | E-AB-F1243C | זרימה ציטומטריה |
| CD34 נוגדן | Elabscience | E-AB-F1143C | זרימה ציטומטריה |
| CD45 נוגדן | BD Bioscience | 555483 | זרימה ציטומטריה |
| CD63 נוגדן | אבקלונלי | A5271 | נוגדן Western Blotting |
| CD73 | Elabscience | E-AB-F1242C | זרימה ציטומטריה |
| CD81 נוגדן | ABclonal | A5270 | נוגדן CD9 בלוטינג מערבי |
| אבקלונלי | A1703 | Western blotting | |
| CD90 נוגדן | Elabscience | E-AB-F1167C | זרימה ציטומטריה |
| צנטריפוגה | אפנדורף | 5810R | |
| CO2 אינקובטור | תרמו תרבית תאים | ||
| קונפוקלית סריקת לייזר מיקרוסקופיה פלואורסצנטית | ZEISS | LSM 800 | |
| Cytodex | GE Healthcare | Microcarrier | |
| Dil | ThermoFisher | D1556 | תווית אקסוזום |
| EZ-PCR ערכת זיהוי מיקופלזמה | BI | 20-700-20 | זיהוי מיקופלזמה |
| Flowcytometry | בקמן | MSC זיהוי | |
| Gene Pulser II System | Bio-Rad Laboratories | 1652660 | העברת גנים |
| GraphPad Prism 8.0.2 | GraphPad Software, Inc. | גרסה 8.0.2 | |
| נוגדן HLA-DR | Elabscience | E-AB-F1111C | זרימה ציטומטריה |
| מדיום תרבית לוונשטיין-ג'נסן | נאנג'ינג ייג'י ביוכימיה טכנולוגיה ושות', בע"מ | T0573 | Mycobacterium tuberculosis culture |
| MesenGro | StemRD | MGro-500 | MSC |
| culture Nanosight NS300 | Malvern | Nanosight NS300 | ניתוח מעקב אחר ננו-חלקיקים |
| NTA 2.3 תוכנה | Malvern | ניתוח נתונים | |
| Odyssey FC | Gene Company Limited | פלואורסצנטי מערבי סתם | |
| OptiPrep מאגר אלקטרופורציה | Sigma | D3911 | מעכבי פרוטאז טרנספקציה גנטית |
| קוקטייל מעכבי פרוטאז | Sigma | P8340 | מעכב פרוטאינאז |
| RNase A | Qiagen | 158924 | הסרת צלחת RNA |
| Sabouraud agar | נאנג'ינג Yiji Biochemical Technology Co., Ltd. | P0919 | תרבית פטריות |
| TEM | JEM-1200EX | ||
| מערכת תרבית תאים סיבובית (RCCS) | סינתקון | RCCS-4HD | תרבית תלת מימד |
| אולטרה-צנטריפוגה | בקמן | אופטימה XPN-100 | אקסוזום |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה