여기의 프로토콜은 후처리 시 셀 생존력을 개선하기 위해 GMP(Good Manufacturing Practices) 클린룸과 호환되는 맞춤형 냉각 셀 프로세서 시스템을 설명합니다.
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여기의 프로토콜은 후처리 시 셀 생존력을 개선하기 위해 GMP(Good Manufacturing Practices) 클린룸과 호환되는 맞춤형 냉각 셀 프로세서 시스템을 설명합니다.
임상 이식을 위해 인간 섬을 정제하는 골드 스탠다드 세포 프로세서를 포함한 표준 세포 치료 장비는 거의 냉장 보관되지 않으므로 원심분리 단계에서 세포가 고온에 노출될 수 있습니다. 맞춤형 냉각 시스템은 인간의 섬 생존 능력과 기능에 직접적인 이점이 있습니다. 현재 연구는 최소한의 수정이 필요한 새로 개발되고 쉽게 구할 수 있는 냉각 셀 프로세서 시스템의 효과를 테스트하고 인간 세포 생존력 및 GMP 클린룸 환경에 미치는 영향을 평가하기 위해 고안되었습니다.-30°C로 설정된 기계식 냉장 열교환기인 냉각기 시스템을 사용하여 원심분리기 덮개에 뚫린 구멍을 통해 냉각된 의료 등급의 건조 공기를 셀 프로세서 보울로 전달했습니다. 카타르에서 췌장 기증자의 가용성이 제한됨에 따라 시스템 검증은 풀링된 인간 골수 버피 코트의 연속 밀도 구배 정제로 수행되었습니다. 멸균 상태, 난류 및 입자 수는 클래스 C 및 클래스 B 클린룸 환경에서 측정되었습니다. 냉각된 셀 프로세서 주변에서 난류가 발생하지 않았으며 클린룸 GMP 표준에 따라 과도한 0.5μm 및 5μm 공기 중 미립자가 생성되지 않았습니다. 채취 단계의 시작과 끝에서 온도는 비냉각 셀 프로세서에서 각각 21.50°C± 0.34°C 및 21.93°C± 0.20°C로 상승했으며, 냉각 셀 프로세서에서는 0.17°C± 10.9°C, 0.35°C± 11.16°C로 상승했습니다(p <0.05). 냉각된 cell processor는 단핵 cell fraction의 회수율(98%)과 후처리에서 생존율(100% ± 2%)을 모두 개선했습니다. 새로운 냉각 시스템은 셀 프로세서에서 발생하는 열을 효과적으로 줄이면서 GMP 클린룸 환경에 미립자 영향을 미치지 않습니다. 여기에 설명된 냉각 셀 프로세서는 저렴하고(세금, 통관 및 운송을 포함하지 않은 $16,000) 강력한 냉각을 제공하는 최소 침습 방법입니다. 현재 GMP 세포 치료 시설에서 이 기술을 임상 프로그램을 위해 인간 섬 세포 분리 및 이식에 적용하고 있습니다.
중증 제1형 당뇨병에 대한 섬 이식은 내인성 인슐린 분비를 회복시킬 수 있으며 많은 국가에서 치료의 표준이 되었습니다1. Islet isolation은 췌장의 온열 효소 및 기계적 분해를 포함하는 다단계 절차이며, 그 후 소화된 조직의 회수를 위한 냉각 단계 및 세포 프로세서에서 연속 또는 불연속 밀도 구배를 통한 islet 정제를 포함합니다. 급속 냉각은 효소 분해 단계를 늦추고 오염된 acinar 세포에 의해 방출된 소화 효소로부터 섬을 보호합니다. 셀 프로세서는 원래 주변 온도에서 세포 혈액 성분을 분리하도록 설계되었습니다2. 1989 년 랑거 한스의 인간 췌장 섬을 정화하기 위해 용도가 변경되었습니다 3. 30년 동안 인간 섬은 임상 시험을 위해 정제되었으며, 최근에는 불연속 그래디언트가 있는 세포 프로세서에서 정제되었습니다4 또는 연속 밀도 그래디언트1 또는 이와 동등한 컴퓨터 작동 믹서로 만든 연속 밀도 그래디언트1 5,6,7. 다른 그룹에서는 대형 원통형 플라스틱 병<을 사용하여 대형 포유류와 인간으로부터 섬을 정화했다고 보고했습니다>sup class="xref"8,7,9, 이는 정화 및 섬의 품질을 실질적으로 향상시켰습니다.
실제로, 임상 이식을 위해 인간 섬을 정제하기 위한 황금 표준을 고려할 때10,11, 제조된 세포 프로세서는 냉장 장치가 없었습니다. 냉장 시설의 부족으로 인한 직접적인 결과로, 섬들은 정화 단계에서 온도 상승에 노출되었습니다. 원심분리 중에는 로터의 기계적 마찰로 인해 제어되지 않은 온도 상승이 발생합니다12,13. 세포 프로세서는 포도당 유도 인슐린 분비 및 세포 생존율을 통계적으로 증가시키는 섬 격리 센터의 냉각 시스템으로 조정되었으며, 정제 절차 중에 췌장섬을 저온으로 유지하는 이점을 확인했습니다14,15.
1980년대 후반에 밀도 구배 정제 중 섬 손상을 줄이기 위해 10개의 냉장 프로토타입이 제작되었지만 더 이상의 주목을 받지 못했다는 점에 유의해야 합니다. 셀 프로세서 프로토타입은 냉각된 폴리에틸렌 글리콜을 사용한 스핀들 및 보울 냉각을 기반으로 했습니다. 특히, 장기 보존 용액 및 다당류 밀도 구배를 포함한 섬 정제 용액은 실온 이상에서 사용할 때 섬 생존력에 해로울 수 있습니다16,17,18. 섬 세포 정제를 위한 셀 프로세서와 원래의 비냉장 셀 프로세서의 다양한 냉각 전략을 비교하여 로터의 마찰로 인해 발생하는 제어되지 않은 온도 상승을 방지하기 위해 평가되었습니다. 인간 섬 정제 동안 세포 프로세서를 냉각시키기 위한 몇 가지 시도가 있었습니다. 셀 프로세서는 현재 University of Illinois Chicago의 섬 격리 센터에서 사용되는 그래디언트 원심분리 중에 0-8 °C19의 온도를 유지하기 위해 특별히 설계된 냉장실에 임시 또는 영구적으로 보관할 수 있습니다19, University of Miami14, University of Oxford facilities15, 샌프란시스코 대학교(맞춤형 냉각 장치가 셀 프로세서를 둘러싸고 있음). 또 다른 수정에는 스웨덴 제네바 및 체코 공화국에서 전자 제어 액체 질소 냉각을 사용하는 냉각 시스템으로 셀 프로세서 스핀들의 코어 냉각이 포함됩니다15,19. 2000 년 중반의 또 다른 대안은 에어컨 장치 12 또는 릴 대학 (University of Lille)의 샤프트를 액체 냉각하는 셀 프로세서의 코어 냉각이었습니다.
셀 프로세서의 냉각 수정은 쉽게 구할 수 없으며 GMP 클린룸 환경 내에서 보증 손실 및 기계 서비스 생성자의 거부를 포함한 위험(습도, 응결 축적)이 있습니다. 따라서 이탈리아 밀라노, 노르웨이 오슬로, 스코틀랜드 에든버러를 포함한 일부 섬 센터에서는 섬 정제 공정 중에 셀 프로세서에 냉각 시스템을 사용하지 않습니다15.
현재 연구는 최소한으로 수정된 셀 프로세서 시스템과 함께 새로 개발된 즉시 사용 가능한 냉각기의 효과를 테스트하기 위해 설계되었습니다. 간단히 말해서, 여기에 설명된 공기 기반 냉각기는 -40°C에서 -100°C 사이의 건조 가스 1SCFM(Standard Cubic foot Per Minute)의 온도를 제어하는 기계적으로 냉각된 열교환기입니다. 이 냉각 시스템에는 건조한 의료용 공기 공급이 필요합니다. 공기는 라인과 열교환기를 통해 (7.9mm) 노즐을 통해 흐릅니다. 노즐 내에 위치한 히터는 열을 공급하여 기류의 온도를 제어합니다. 여분의 단단한 플라스틱 원심분리기 덮개를 구입하여 최소한의 수정이 이루어졌습니다. 덮개에 직경 13.3mm의 구멍을 뚫고 냉각된 공기를 원심분리기 덮개의 구멍을 통해 냉각기 노즐에서 셀 프로세서로 전달했습니다. 냉각된 의료 공기는 셀 프로세서의 원심분리 보울 내부에 주입되어 액체의 온도 또는 밀도 구배를 지속적으로 제어했습니다.
냉각 셀 프로세서의 기술적 성능과 냉각 요소가 GMP 클린룸 환경에 미치는 영향을 평가했습니다. 주요 초점은 생존력을 보존하기 위해 인간 섬 정화 과정에서 매우 낮은(<10 °C) 온도를 달성하는 것이었습니다. 섬 분리를 위한 대용물로 버피 코트 밀도 분리를 사용하여 세포 생존력에 대한 이 냉각 프로토콜의 효능을 확인했습니다.
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이 프로토콜은 기관 폐기 지침에 따라 사용하기에 적합하지 않은 폐기된 전혈을 사용했습니다. IRB 승인 및 사전 동의는 적용되지 않습니다.
1. 냉각 셀 프로세서 설정
참고: 모든 절차는 클린룸 환경에서 수행되어야 하며 직원은 클린룸 의류 절차를 존중해야 합니다.
2. 공기 중 미립자 수

3. 그래디언트 준비 및 세포 분리 처리
4. 그래디언트 로딩의 다양한 단계 최적화
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냉각 셀 프로세서가 GMP 클린룸에 미치는 영향을 먼저 정량화했습니다. 표준화된 방법은 입자 계수기를 사용하여 셀 프로세서 및 가압 공기 냉각기 시스템에 근접한 중요한 지점에서 GMP 등급 클래스 C 및 클래스 B 클린룸 환경에서 공기 중 입자 오염을 측정했습니다. 결과는 장비 주변에서 난기류가 발생하지 않았음을 보여주었습니다. 기록된 데이터에 따르면 클린룸 GMP 등급 C, 등급 B 및 BSL III 표준(그림 4)에 따라 0.5μm 및 5μm의 공기 중 미립자가 초과되지 않았습니다.
모든 실험은 연속적인 다당류 밀도 구배로 수행되었습니다. 먼저, 그래디언트 용액의 온도 측정은 냉각 및 비냉각 셀 프로세서에서 6번의 실행으로 서로 다른 시점의 셀 없이 테스트되었습니다. 후속 연구에서 인간 세포는 냉각된 세포 프로세서를 사용하여 밀도 구배에서 정제되었습니다.
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전 세계의 섬 격리 시설에서는 수십 년 동안 용도가 변경된 세포 프로세서에서 인간 섬 정제를 채택해 왔습니다. 일부 섬 생산 시설은 냉장되지 않은 셀 프로세서에서 섬을 계속 처리하지만, 대부분의 센터는 셀 프로세서10,11,15의 냉장 버전을 사용한다. 센터는 습기와 결로에 노출되는 주요 단점이 있는 냉장실에 셀 프로세서를 배치하거나 샤프트를 포함하여 셀 프로세서 자체를 기술적으로 크게 수정하여 기계 보증 및 예방 유지 관리에 즉각적인 영향을 미칩니다. 제시된 새로운 GMP 세포 치료 호환 세포 프로세서 냉각 시스템은 정의된 저온(+ <10°C)에서 세포 처리를 수행하는 데 도움이 될 수 있으며, 이는 실온에서 원래의 세포 프로세서 세포 분리기로 원심분리하는 동안 달성할 수 없습니다.
공랭식 기술은 브뤼셀
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저자는 이해 상충이 없음을 선언합니다.
저자는 당뇨병에 대한 유럽 게놈 연구소(ANR-10- LABEX-0046 to FP)와 카타르 대사 연구소(카타르의 하마드 의료 기업)에 감사를 표합니다. 저자들은 논문 처리 비용 지원에 대해 Hamad Medical Corporation의 의료 연구 센터에도 감사를 표합니다.
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| <강한>장비 | |||
| 공기 입자 카운터 | Lasair III | ||
| 에어젯 XR40 | SP Scientific | FTS 시스템 XR40 | |
| 생물안전 캐비닛 | Thermo Scientific | EQ-1301 | |
| 순환 냉각 냉각기 | Julabo | CF30 | |
| COBE 2991 | Terumo BCT | ||
| 원뿔형 냉각 트레이 | Biorep | CCT-01 | |
| 더블 재킷 그라디언트 메이커 | 집에서 | ||
| KJT-열전대 온도계 | Hanna Instruments | HI93551N | 액체 온도 측정용 |
| 자석 교반기 | Thermo Scientific | 88880014 | |
| 연동 펌프 | MasterFlex | MK-77921-79 | |
| 온도계 | Extech Instruments | RMS 430 | COBE 온도 |
| 무용 비드 목욕 | Cole-Parmer | 10122-00 | |
| 재료 및 시약 | |||
| BD 줄기세포 열거 키트 | BD Biosciences | ||
| COBE 2911 튜빙 키트 | Terumo BCT | 90819 | |
| 원뿔형 튜브 250ml | 코닝 | 430776 | |
| 그라디언트 밀도 1.1 | Biochrom | L6155 | |
| 졸업된 일회용 병 | Thermo fisher | 382019-1000 | |
| 인간 알부민 20% | Kedrion Biopharma | 8091600 | |
| M199 세척 용액 | 코닝 | 99-784-CM | |
| Masterflex 튜브 | Masterflex | 96400-6 | |
| 의료용 드라이 에어 | 린데 헬스케어 | 메디온 22 | |
| 펜슬린-스트렙토마이신 | 기코 | ||
| Thermoprobe | Biorep | TC-02 | 온도센서 |
| Trypan blue | 시그마 알드리치 | 15250061 | |
| 위스콘신 대학교 벨저(UW) | 생명의 다리 | RM/N 4055 | 보존 매체 |
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