Il protocollo qui descrive un sistema di processore di celle di raffreddamento personalizzato compatibile con una camera bianca GMP (Good Manufacturing Practices) per migliorare la vitalità delle celle dopo l'elaborazione.
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Il protocollo qui descrive un sistema di processore di celle di raffreddamento personalizzato compatibile con una camera bianca GMP (Good Manufacturing Practices) per migliorare la vitalità delle celle dopo l'elaborazione.
L'attrezzatura standard per la terapia cellulare, incluso il processore cellulare gold standard per purificare le isole umane per il trapianto clinico, è raramente refrigerata, esponendo potenzialmente le cellule a temperature elevate durante la fase di centrifugazione. I sistemi di raffreddamento personalizzati hanno un vantaggio diretto sulla vitalità e sul funzionamento delle isole umane. Il presente studio è stato progettato per testare l'efficacia di un sistema di processore a celle raffreddate di nuova concezione, prontamente disponibile, che richiede modifiche minime e per valutare il suo impatto sulla vitalità delle cellule umane e sull'ambiente della camera bianca GMP. Il sistema di raffreddamento, uno scambiatore di calore refrigerato meccanicamente impostato a -30 °C, è stato utilizzato per fornire aria secca raffreddata di grado medico alla ciotola del processore di celle attraverso un foro praticato nel coperchio della centrifuga. Con la limitata disponibilità di donatori di pancreas in Qatar, la validazione del sistema è stata effettuata con la purificazione continua in gradiente di densità del buffy coat di midollo osseo umano raggruppato. La sterilità, la turbolenza e la conta delle particelle sono state misurate in camere bianche di classe C e classe B. Non si è sviluppata alcuna turbolenza intorno al processore della cella raffreddata e non sono state generate particelle sospese nell'aria in eccesso di 0,5 μm e 5 μm secondo gli standard GMP delle camere bianche. All'inizio e alla fine delle fasi di raccolta, la temperatura è salita rispettivamente a 21,50 °C ± 0,34 °C e 21,93 °C ± 0,20 °C nel processore a celle non raffreddate e a soli 10,9 °C ± 0,17 °C e 11,16 °C ± 0,35 °C nel processore a celle raffreddate (p <0,05). Il processore di celle raffreddate ha portato sia a un migliore recupero (98%) della frazione di celle mononucleate che alla vitalità (100% ± 2%) della post-elaborazione. Il nuovo sistema di raffreddamento riduce efficacemente il calore prodotto dal processore della cella senza avere alcun impatto del particolato sull'ambiente della camera bianca GMP. Il processore a celle raffreddate qui descritto è un metodo economico ($ 16.000 senza includere tasse, sdoganamento e trasporto) e minimamente invasivo per fornire un raffreddamento robusto. Attualmente, questa tecnologia nella struttura di terapia cellulare GMP viene applicata all'isolamento e al trapianto di cellule insulari umane per il programma clinico.
Il trapianto di isole per il diabete di tipo 1 grave può ripristinare la secrezione endogena di insulina ed è diventato lo standard di cura in un certo numero di paesi1. L'isolamento delle isole è una procedura in più fasi che include la digestione enzimatica calda e meccanica del pancreas, seguita da fasi raffreddate per il recupero del tessuto digerito e dalla purificazione delle isole con gradienti di densità continui o discontinui su un processore cellulare. Il raffreddamento rapido rallenta la fase di digestione enzimatica e protegge le isole dagli enzimi digestivi liberati dalla contaminazione delle cellule acinose. Il processore cellulare è stato originariamente progettato per separare i componenti cellulari del sangue a temperatura ambiente2. È stato riproposto per purificare le isole pancreatiche umane di Langerhans nel 19893. Per tre decenni, le isole umane sono state purificate per studi clinici e, più recentemente, standard di cura, sia in un processore cellulare con gradienti discontinui4 o gradienti di densità continui1 realizzato con un creatore di gradienti1 o equivalente mixer computerizzato5,6,7. Altri gruppi hanno riportato la purificazione delle isole da grandi mammiferi e dall'uomo utilizzando grandi bottiglie di plastica cilindriche8,7,9, che hanno sostanzialmente migliorato l'efficacia della purificazione e la qualità delle isole.
Infatti, considerando il gold standard per purificare le isole umane per il trapianto clinico10,11, il processore cellulare prodotto era senza refrigerazione. Come diretta conseguenza della mancanza di refrigerazione, gli isolotti sono stati esposti a temperature crescenti durante la fase di purificazione. Durante la centrifugazione, si verifica un aumento incontrollato della temperatura a causa dell'attrito meccanico del rotore12,13. I processori cellulari sono stati adattati con un sistema di raffreddamento nei centri di isolamento delle isole che ha aumentato statisticamente la secrezione di insulina indotta dal glucosio e la vitalità cellulare, confermando il vantaggio di mantenere le isole pancreatiche a basse temperature durante la procedura di purificazione14,15.
Va notato che alla fine degli anni '80, 10 prototipi refrigerati sono stati costruiti per ridurre i danni alle isole durante la purificazione del gradiente di densità, ma non hanno ricevuto ulteriore attenzione. I prototipi del processore di celle si basavano sul raffreddamento del mandrino e della ciotola con glicole polietilenico refrigerato. In particolare, le soluzioni per la purificazione delle isole, comprese le soluzioni per la conservazione degli organi e i gradienti di densità dei polisaccaridi, possono essere deleterie per la vitalità delle isole se utilizzate a temperatura ambiente o superiore16,17,18. È stato valutato un confronto tra le diverse strategie di raffreddamento del processore di celle per la purificazione delle celle insulari rispetto al processore originale di celle non refrigerate per combattere l'aumento incontrollato della temperatura che si verifica a causa dell'attrito del rotore. Sono stati fatti diversi tentativi per raffreddare il processore cellulare durante la purificazione delle isole umane. Il processore di celle può essere alloggiato temporaneamente o permanentemente in una cella frigorifera appositamente progettata per mantenere una temperatura di 0-8 °C19 durante la centrifugazione a gradiente attualmente utilizzata presso i centri di isolamento delle isole presso l'Università dell'Illinois Chicago19, Università di Miami14, strutture dell'Università di Oxford15e l'Università di San Francisco (l'unità di raffreddamento personalizzata racchiude il processore della cella). Un'altra modifica include il raffreddamento del nucleo del mandrino del processore della cella con un sistema di raffreddamento che utilizza il raffreddamento ad azoto liquido controllato elettronicamente a Ginevra, Svezia e Repubblica Ceca15,19. Un'altra alternativa a metà del 2000 era il raffreddamento del nucleo del processore della cella con un'unità di condizionamento dell'aria12 o con il raffreddamento a liquido dell'albero presso l'Università di Lille.
Le modifiche al raffreddamento del processore della cella non sono prontamente disponibili e comportano rischi (umidità, accumulo di condensa) all'interno degli ambienti della camera bianca GMP, tra cui la perdita di garanzia e il rifiuto del costruttore di riparare la macchina. Di conseguenza, alcuni centri di isolotti, tra cui Milano, Italia, Oslo, Norvegia ed Edimburgo, Scozia, non utilizzano un sistema di raffreddamento per i processori di celle durante il processo di purificazione dell'isola15.
Il presente studio è stato progettato per testare l'efficacia di un dispositivo di raffreddamento prontamente disponibile di nuova concezione in combinazione con un sistema di elaborazione cellulare minimamente modificato. In breve, il raffreddatore ad aria qui descritto è uno scambiatore di calore refrigerato meccanicamente che controlla la temperatura di 1 piede cubo standard al minuto (SCFM) di gas secco tra -40 °C e -100 °C. Questo sistema di raffreddamento richiede un'alimentazione di aria medicale secca. L'aria fluirà attraverso la linea e lo scambiatore di calore e uscirà attraverso l'ugello (7,9 mm). Un riscaldatore situato all'interno dell'ugello fornisce calore per controllare la temperatura del flusso d'aria. È stato acquistato un coperchio della centrifuga in plastica solida di ricambio e sono state apportate modifiche minime. Nel coperchio è stato praticato un foro di 13,3 mm di diametro e l'aria raffreddata è stata erogata dall'ugello di raffreddamento al processore di celle attraverso il foro nel coperchio della centrifuga. L'aria medicale raffreddata è stata iniettata all'interno della tazza di centrifugazione del processore di celle con un controllo costante della temperatura dei liquidi o dei gradienti di densità.
Abbiamo valutato le prestazioni tecniche del processore a celle raffreddate e l'impatto dell'elemento di raffreddamento sull'ambiente della camera bianca GMP. L'obiettivo principale era quello di raggiungere una temperatura robustamente bassa (<10 °C) durante la purificazione delle isole umane per preservarne la vitalità. Utilizzando una separazione della densità del buffy coat come proxy per l'isolamento delle isole, abbiamo determinato l'efficacia di questo protocollo di raffreddamento sulla vitalità cellulare.
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Questo protocollo utilizzava sangue intero scartato non adatto all'uso secondo le linee guida per lo scarto dell'istituto. L'approvazione dell'IRB e il consenso informato non sono applicabili.
1. Configurazione del processore a celle raffreddate
NOTA: Tutte le procedure devono essere eseguite in un ambiente di camera bianca e il personale deve rispettare le procedure dell'abbigliamento per camera bianca.
2. Conteggio del particolato nell'aria

3. Preparazione del gradiente ed elaborazione della separazione cellulare
4. Ottimizzazione delle diverse fasi di caricamento del gradiente
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L'impatto del processore della cella raffreddata sulla camera bianca GMP è stato quantificato per la prima volta. I metodi standardizzati hanno utilizzato un contatore di particelle che misura la contaminazione da particelle sospese nell'aria in una camera bianca di classe C e B di grado GMP in punti critici in prossimità del processore di celle e del sistema di raffreddamento dell'aria pressurizzata. I risultati hanno dimostrato che non si è sviluppata alcuna turbolenza intorno all'apparecchiatura. I dati registrati han...
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Le strutture di isolamento delle isole di tutto il mondo hanno adottato per decenni la purificazione delle isole umane in un processore cellulare riutilizzato. Sebbene alcuni impianti di produzione di isolotti continuino a lavorare gli isolotti in un processore di celle non refrigerato, la maggior parte dei centri utilizza una versione refrigerata del processore di celle 10,11,15. I centri posizionano il processore di celle in u...
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Gli autori dichiarano di non avere conflitti di interesse.
Gli autori desiderano ringraziare l'istituto genomico europeo per il diabete (ANR-10- LABEX-0046 a FP) e l'istituto metabolico del Qatar - Hamad medical corporation, Qatar. Gli autori ringraziano anche il Medical Research Center di Hamad Medical Corporation per il supporto alle spese di elaborazione degli articoli.
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Equipaggiamento | |||
| Contatore di particelle d'aria | Lasair III | ||
| AirJet XR40 | SP Scientific | FTS system XR40 | |
| Armadio di Biosicurezza | Thermo Scientific | EQ-1301 | |
| Refrigeratore di Raffreddamento a Circolazione | Julabo | CF30 | |
| COBE 2991 | Terumo BCT | ||
| Vassoio di raffreddamento conico | Biorep | CCT-01 | |
| Creatore di gradienti a doppia camicia | personalizzato in casa | ||
| KJT-Termometro a termocoppia | Hanna Instruments | HI93551N | Per misurare la temperatura dei liquidi |
| Agitatore magnetico... | Thermo Scientific | 88880014 | |
| Pompa peristaltica | Termometro MasterFlex | MK-77921-79 | |
| Extech Instruments | RMS 430 | per temperatura COBE | |
| Bagno di perline senz'acqua | Cole-Parmer | 10122-00 | |
| Materiali e reagenti | |||
| BD kit di enumerazione delle cellule staminali | BD Biosciences | ||
| Kit tubi COBE 2911 | Terumo BCT | 90819 | |
| Tubi conici 250ml | Corning | 430776 | |
| Densità gradiente 1.1 | Biochrom | L6155 | |
| Bottiglie monouso graduate | Thermo fisher | 382019-1000 | |
| Albumina umana 20% | Kedrion Biopharma | 8091600 | |
| Soluzione di lavaggio M199 | Corning | 99-784-CM | |
| Tubi | Masterflex Masterflex | 96400-6 | |
| Aria Secca Medica | Linde Healthcare | Medi On 22 | |
| Matitalina-streptomicina | Gibco | ||
| Thermoprobe | Biorep | TC-02 | Termosensore |
| Trypan blu | Sigma Aldrich | 15250061 | |
| del Wisconsin Belzer (UW) | Ponte della Vita | RM/N 4055 | Mezzo di conservazione |
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