Het protocol hier beschrijft een aangepast koelcel-processorsysteem dat compatibel is met een schone ruimte met goede fabricagepraktijken (GMP) om de cellevensvatbaarheid na verwerking te verbeteren.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Het protocol hier beschrijft een aangepast koelcel-processorsysteem dat compatibel is met een schone ruimte met goede fabricagepraktijken (GMP) om de cellevensvatbaarheid na verwerking te verbeteren.
Standaard apparatuur voor celtherapie, inclusief de gouden standaard celprocessor om menselijke eilandjes te zuiveren voor klinische transplantatie, wordt zelden gekoeld, waardoor cellen mogelijk worden blootgesteld aan verhoogde temperaturen tijdens de centrifugeerstap. Aangepaste koelsystemen hebben een directe invloed op de levensvatbaarheid en functie van menselijke eilandjes. Het huidige onderzoek werd ontworpen om de effectiviteit van een nieuw ontwikkeld, gemakkelijk verkrijgbaar gekoeld celprocessorsysteem te testen dat minimale aanpassingen vereist, en om de invloed ervan op de levensvatbaarheid van menselijke cellen en het GMP-schoonmaakruimte-omgeving te evalueren. Het koelsysteem, een mechanisch gekoelde warmtewisselaar ingesteld op -30 °C, werd gebruikt om gekoelde medische kwaliteit droge lucht aan de celprocessorkom te leveren via een gat in de centrifugedeklaag. Met de beperkte beschikbaarheid van pancreasdonoren in Qatar, werd systeemvalidatie uitgevoerd met continue dichtheidsgradiëntzuivering van gepoolde menselijke beenmerg buffy coat. Steriliteit, turbulentie en deeltjestelling werden gemeten in klasse C en klasse B schone ruimte omgevingen. Er ontwikkelde zich geen turbulentie rond de gekoelde celprocessor en er werden geen overtollige 0,5 µm en 5 µm luchtpartikels gegenereerd volgens de GMP-normen van de schone ruimte. Aan het begin en het einde van de verzamelstappen steeg de temperatuur respectievelijk tot 21,50 °C ± 0,34 °C en 21,93 °C ± 0,20 °C in de niet-gekoelde celprocessor en tot slechts 10,9 °C ± 0,17 °C en 11,16 °C ± 0,35 °C in de gekoelde celprocessor (p <0,05). De gekoelde celprocessor leidde tot zowel verbeterde herstel (98%) van de mononucleaire celfractie als levensvatbaarheid (100% ± 2%) na verwerking. Het nieuwe koelsysteem vermindert effectief de warmte geproduceerd door de celprocessor zonder deeltjesimpact op de GMP-schoonmaakruimte omgeving. De hier beschreven gekoelde celprocessor is een goedkope ($16.000 zonder belastingen, douane en transport) en minimaal invasieve methode om robuuste koeling te bieden. Momenteel wordt deze technologie in de GMP-celtherapiefaciliteit toegepast op menselijke eilandjescelisolatie en -transplantatie voor het klinische programma.
Transplantatie van eilandjes voor ernstige type 1 diabetes kan de endogene insulinesecretie herstellen en is in een aantal landen de standaardzorg geworden1. Eilandje-isolatie is een meerfasenprocedure die warme enzymatische en mechanische vertering van de pancreas omvat, gevolgd door gekoelde fasen voor herstel van verteerd weefsel en eilandje-zuivering met continue of discontinue dichtheidsgradiënten op een celprocessor. Snel afkoelen vertraagt de enzymatische verteringsfase en beschermt eilandjes tegen spijsverteringsenzymen die worden vrijgegeven door verontreinigende acinar cellen. De celprocessor was oorspronkelijk ontworpen om cellulaire bloedcomponenten bij kamertemperatuur te scheiden2. In 1989 werd het hergebruikt om humane eilandjes van Langerhans te zuiveren3. Al drie decennia lang worden humane eilandjes gezuiverd voor klinische onderzoeken en, meer recent, voor de standaardzorg, hetzij in een celprocessor met discontinue gradiënten4 of continue dichtheidsgradiënten1 gemaakt met een gradiëntmaker1 of gelijkwaardige computergestuurde mixer5,6,7. Andere groepen hebben melding gemaakt van eilandje-zuivering van grote zoogdieren en mensen met behulp van grote cilindrische plastic flessen8,7,9, wat de effectiviteit van zuivering en eilandjeskwaliteit aanzienlijk heeft verbeterd.
Inderdaad, als we kijken naar de gouden standaard voor het zuiveren van humane eilandjes voor klinische transplantatie10,11, was de geproduceerde celprocessor zonder koeling. Als direct gevolg van het gebrek aan koeling, werden eilandjes blootgesteld aan toenemende temperaturen tijdens de zuiveringsstap. Tijdens centrifugatie treedt een ongecontroleerde temperatuurstijging op als gevolg van de mechanische wrijving van de rotor12,13. Celprocessors werden aangepast met een koelsysteem in eilandje-isolatiecentra dat statistisch glucose-geïnduceerde insulinesecretie en celviabiliteit verhoogde, wat het voordeel bevestigt van het houden van pancreaseilandjes op lage temperaturen tijdens de zuiveringsprocedure14,15.
Opgemerkt moet worden dat eind jaren tachtig 10 gekoelde prototypes werden gebouwd om eilandjesschade tijdens dichtheidsgradiëntzuivering te verminderen, maar deze kregen geen verdere aandacht. De prototypes van de celprocessor waren gebaseerd op spindel- en komkoeling met gekoeld polyethyleenglycol. In het bijzonder kunnen eilandje-zuiveringsoplossingen, inclusief orgaanbewaringsoplossingen en polysacharide dichtheidsgradiënten, schadelijk zijn voor eilandjesviabiliteit wanneer ze worden gebruikt bij of boven kamertemperatuur16,17,18. Een vergelijking van verschillende koelstrategieën van de celprocessor voor eilandjescelzuivering versus de originele niet-gekoelde celprocessor werd geëvalueerd om de ongecontroleerde temperatuurstijging die optreedt als gevolg van de wrijving van de rotor te bestrijden. Er zijn verschillende pogingen gedaan om de celprocessor af te koelen tijdens humane eilandje-zuivering. De celprocessor kan tijdelijk of permanent worden gehuisvest in een speciaal ontworpen koude ruimte om een temperatuur van 0-8 °C19 te handhaven tijdens de gradiëntcentrifugering die momenteel wordt gebruikt bij de eilandje-isolatiecentra aan de University of Illinois Chicago19, University of Miami14, University of Oxford faciliteiten15, en de University of San Francisco (de aangepaste koeleenheid omvat de celprocessor). Een andere aanpassing omvat kernkoeling van de celprocessorspindel met een koelsysteem met elektronisch gecontroleerde vloeibare stikstofkoeling in Genève, Zweden en de Tsjechische Republiek15,19. Een andere alternatief midden jaren 2000 was de kernkoeling van de celprocessor met een airconditioning-eenheid12 of door vloeistofkoeling van de as bij de University of Lille.
Koelmodificaties van de celprocessor zijn niet direct beschikbaar en brengen risico's met zich mee (luchtvochtigheid, ophoping van condensatie) in GMP-schoonruimomgevingen, inclusief verlies van garantie en weigering van de constructeur om de machine te onderhouden. Bijgevolg gebruiken sommige eilandjecentra, waaronder Milaan, Italië, Oslo, Noorwegen en Edinburgh, Schotland, geen koelsysteem voor celprocessors tijdens het eilandje-zuiveringsproces15.
Het huidige onderzoek is ontworpen om de effectiviteit van een nieuw ontwikkelde, gemakkelijk beschikbare koeler in combinatie met een minimaal aangepaste celprocessorsysteem te testen. Kort gezegd, de hier beschreven luchtgebaseerde koeler is een mechanisch gekoelde warmtewisselaar die de temperatuur van 1 standaard kubieke voet per minuut (SCFM) droog gas regelt tussen -40 °C tot -100 °C. Dit koelsysteem vereist een droge medische luchtvoorziening. De lucht stroomt door de lijn en warmtewisselaar en uit door de (7,9 mm) spuitmond. Een verwarming in de spuitmond levert warmte om de temperatuur van de luchtstroom te regelen. Een reserve deksel van massief plastic voor de centrifuge werd gekocht en er werden minimale aanpassingen gemaakt. Er werd een gat van 13,3 mm diameter in het deksel geboord en gekoelde lucht werd van de koelerspuitmond naar de celprocessor geleid via het gat in het centrifugedeksel. De gekoelde medische lucht werd met constante temperatuurregeling van de vloeistoffen of dichtheidsgradiënten in de centrifugeerkom van de celprocessor geïnjecteerd.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
In dit protocol is gebruikgemaakt van afgedankt volbloed dat niet geschikt was voor gebruik volgens de richtlijnen voor afvoer van de instelling. Goedkeuring door de ethische commissie (IRB) en geïnformeerde toestemming zijn niet van toepassing.
1. Opstelling van de gekoelde celprocessor
OPMERKING: Alle procedures moeten in een cleanroom-omgeving worden uitgevoerd, en het personeel moet de kledingvoorschriften voor de cleanroom naleven.
2. Telling van zwevende deeltjes

3. Bereiding van de gradiënt en verwerking van de celseparatie
4. Optimalisatie van verschillende stappen van gradiëntladen
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De invloed van de gekoelde celprocessor op de GMP-kleine ruimte werd eerst gekwantificeerd. Gestandaardiseerde methoden maakten gebruik van een deeltjesteller om de luchtgedragen deeltjesverontreiniging te meten in een GMP-klasse C- en klasse B-schone ruimteomgeving op kritieke punten in de nabijheid van de celprocessor en het persluchtkoelsysteem. De resultaten toonden aan dat er geen turbulentie ontstond rond de apparatuur. De geregistreerde gegevens toonden aan dat er geen overschrijding was van 0,5 µm en 5 µm luchtge...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Eilandjesisolatiefaciliteiten over de hele wereld hebben decennialang de zuivering van menselijke eilandjes in een herbestemde celprocessor geadopteerd. Hoewel sommige eilandjeproductiefaciliteiten eilandjes nog steeds in een niet-gekoelde celprocessor verwerken, gebruikt de meeste centra een gekoelde versie van de celprocessor10,11,15. Centra plaatsen de celprocessor ofwel in een koude ruimte die het grote nadeel heeft van bloo...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs verklaren geen belangenconflict.
De auteurs willen het Europese genomische instituut voor diabetes bedanken (ANR-10- LABEX-0046 naar FP) en Qatar metabool instituut - Hamad medische corporatie, Qatar. De auteurs bedanken ook het Medisch Onderzoekscentrum bij Hamad Medical Corporation voor ondersteuning van artikelverwerkingskosten.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Equipment | |||
| Air particles counter | Lasair III | ||
| AirJet XR40 | SP Scientific | FTS system XR40 | |
| Biosafety Cabinet | Thermo Scientific | EQ-1301 | |
| Circulating Cooling Chiller | Julabo | CF30 | |
| COBE 2991 | Terumo BCT | ||
| Conical Cooling Tray | Biorep | CCT-01 | |
| Double jacketed gradient maker | customized in house | ||
| KJT-Thermocouple Thermometer | Hanna Instruments | HI93551N | Voor het meten van de temperatuur van vloeistoffen |
| Magnetic stirrer | Thermo Scientific | 88880014 | |
| Peristaltic pump | MasterFlex | MK-77921-79 | |
| Thermometer | Extech Instruments | RMS 430 | Voor COBE-temperatuur |
| Waterless Bead Bath | Cole-Parmer | 10122-00 | |
| Materials and reagents | |||
| BD stem cell enumeration kit | BD Biosciences | 344563 | |
| COBE 2911 tubing kit | Terumo BCT | 90819 | |
| Conical Tubes 250ml | Corning | 430776 | |
| Gradient density 1.1 | Biochrom | L6155 | |
| Graduated disposable bottles | Thermo fisher | 382019-1000 | |
| Human albumin 20% | Kedrion Biopharma | 8091600 | |
| M199 washing solution | Corning | 99-784-CM | |
| Masterflex tubes | Masterflex | 96400-6 | |
| Medical Dry Air | Linde Healthcare | Medi On 22 | |
| Pencillin-streptomycin | Gibco | 15140122 | |
| Thermoprobe | Biorep | TC-02 | Thermosensor |
| Trypan blue | Sigma Aldrich | 15250061 | |
| University of Wisconsin Belzer (UW) | Bridge of Life | RM/N 4055 | Conservatiemiddel |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.