Opisujemy protokół izolacji i hodowli ludzkich komórek nabłonka owodni (hAEC) przy użyciu odczynników wolnych od produktów zwierzęcych, zgodnie z aktualnymi wytycznymi dobrej praktyki produkcyjnej (cGMP).
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Opisujemy protokół izolacji i hodowli ludzkich komórek nabłonka owodni (hAEC) przy użyciu odczynników wolnych od produktów zwierzęcych, zgodnie z aktualnymi wytycznymi dobrej praktyki produkcyjnej (cGMP).
Ludzkie komórki nabłonkowe owodni (hAEC) pochodzące z błon owodniowych przyciągnęły uwagę badaczy i klinicystów jako potencjalne źródło komórek dla medycyny regeneracyjnej. Powodem tego zainteresowania są dowody na to, że komórki te mają wysoce multipotencjalną zdolność różnicowania, niską immunogenność i funkcje przeciwzapalne. Właściwości te skłoniły naukowców do zbadania potencjału hAEC do stosowania w leczeniu różnych chorób i zaburzeń w przedklinicznych badaniach na zwierzętach z dużym sukcesem.
hAEC znalazły szerokie zastosowanie w leczeniu wielu chorób i zaburzeń. Potencjalne zastosowania kliniczne hAEC obejmują leczenie udaru mózgu, stwardnienia rozsianego, chorób wątroby, cukrzycy oraz przewlekłych i ostrych chorób płuc. Przejście od przedklinicznych badań na zwierzętach do badań klinicznych wymaga wyższego standardu kontroli jakości i bezpieczeństwa produktów terapii komórkowej. Ze względów bezpieczeństwa i kontroli jakości zaleca się, aby protokoły izolacji komórek wykorzystywały odczynniki niezawierające produktów pochodzenia zwierzęcego.
Opracowaliśmy protokoły, które pozwalają badaczom izolować, kriokonserwować i hodować hAEC przy użyciu odczynników wolnych od produktów zwierzęcych. Zaletą tej metody jest to, że komórki te mogą być izolowane, charakteryzowane, kriokonserwowane i hodowane bez ryzyka dostarczenia potencjalnie szkodliwych patogenów zwierzęcych ludziom, przy jednoczesnym zachowaniu odpowiedniej wydajności komórek, żywotności i potencjału wzrostu. Dla badaczy przechodzących od badań przedklinicznych na zwierzętach do badań klinicznych metodologie te znacznie przyspieszą zatwierdzanie przez organy regulacyjne, zmniejszą ryzyko i poprawią jakość populacji komórek terapeutycznych.
Komórki pochodzące ze źródeł okołoporodowych, takich jak łożysko, błony łożyskowe, pępowina i płyn owodniowy, przyciągnęły uwagę badaczy i klinicystów jako potencjalne źródło komórek dla medycyny regeneracyjnej1,2. Powodem tego zainteresowania jest fakt, że wszystkie te typy komórek posiadają pewien stopień plastyczności i zdolności immunomodulacyjnych3, które są fundamentalne dla ich potencjalnych zastosowań terapeutycznych.
hAEC to niejednorodna populacja nabłonkowa, która może pochodzić z błony owodniowej4 lub przedwczesnej, stanowiąc obfite potencjalne źródło regeneracyjnego materiału komórkowego. Właściwości, które sprawiają, że hAEC są atrakcyjne jako terapia komórkowa, obejmują ich multipotencję, niską immunogenność i właściwości przeciwzapalne. Stwierdzono, że hAEC są wysoce multipotencjalne zarówno in vitro, jak i in vivo, zdolne do różnicowania się w linie mezodermalne (kardiomiocyty, miocyty, osteocyty, adipocyty), linie endodermalne (komórki trzustki, komórki wątroby, komórki płuc) i linie ektodermalne (włosy, skóra, komórki nerwowe i astrocyty)5-10.
Pocieszająco, pomimo swojej wielomocności, hAEC nie wydają się tworzyć guzów ani sprzyjać rozwojowi guza in vivo. Co więcej, hAEC są również uprzywilejowane immunologicznie, wykazując niską ekspresję ludzkich antygenów leukocytarnych (HLA) klasy II)8. Ta właściwość prawdopodobnie leży u podstaw ich zdolności do unikania odrzucenia immunologicznego po przeszczepie allogenicznym i ksenogennym, jak wykazano w badaniach z udziałem kompetentnych immunologicznie małp, królików, świnek morskich, szczurów i świń11-13. hAEC wykazują silne właściwości immunomodulujące i immunosupresyjne, a tym samym oferują znaczące korzyści praktyczne dla potencjalnych zastosowań klinicznych w terapii chorób autoimmunologicznych. Uważa się, że hAEC pełnią funkcje immunomodulujące zarówno w wrodzonym, jak i nabytym układzie odpornościowym. Jednym z sugerowanych mechanizmów jest wydzielanie czynników immunomodulujących14.
Obecne zastosowania hAEC w przedklinicznych modelach chorób zwierzęcych obejmują leczenie udaru mózgu, stwardnienia rozsianego, chorób wątroby, cukrzycy oraz przewlekłych i ostrych chorób płuc. Naukowcy wykazali zainteresowanie wykorzystaniem hAEC w leczeniu zapalenia mózgu po udarze ze względu na ich unikalne właściwości. Istnieją dowody na to, że hAEC mogą przekraczać barierę krew-mózg, gdzie mogą się wszczepiać, przeżywać do 60 dni, różnicować się w neurony, zmniejszać stan zapalny i promować regenerację uszkodzonej tkanki ośrodkowego układu nerwowego w zwierzęcych modelach chorób neurologicznych15.
hAEC oferują możliwość namierzania i odwracania wielu ścieżek patologicznych, które przyczyniają się do rozwoju i progresji stwardnienia rozsianego. Na przykład wyniki przedklinicznych badań na zwierzętach sugerują, że hAEC są silnie immunosupresyjne i mogą potencjalnie indukować obwodową tolerancję immunologiczną i odwracać trwające reakcje zapalne. Wykazano również, że hAEC mają zdolność różnicowania się w komórki nerwowe in vivo i wzmacniania endogennej neuroregeneracji poprzez wydzielanie szerokiej gamy czynników neurotroficznych16.
hAEC mogą być stymulowane do wyrażania czynników trzustkowych, w tym transporterów insuliny i glukozy. W kilku badaniach analizowano potencjał hAEC do przywracania poziomu glukozy we krwi u myszy z cukrzycą18. U myszy otrzymujących hAEC zarówno masa ciała zwierzęcia, jak i poziom glukozy we krwi spadły do normalnego poziomu po wstrzyknięciu komórek. Badania te stanowią mocne argumenty przemawiające za stosowaniem hAEC w leczeniu cukrzycy
.hAEC mają udowodnioną rolę w zapobieganiu i leczeniu eksperymentalnych ostrych i przewlekłych uszkodzeń płuc zarówno u dorosłych, jak i u noworodków19. Badania te wykazały, że hAEC różnicują się in vitro w funkcjonalne komórki nabłonka płuc wykazujące ekspresję wielu białek związanych z płucami, w tym transbłonowego regulatora przewodnictwa mukowiscydozy (CFTR), kanału jonowego, który jest zmutowany u pacjentów z mukowiscydozą20. Dodatkowo, gdy hAEC są dostarczane do uszkodzonego płuca dorosłego i noworodka, wywierają swoje działanie naprawcze poprzez modulację komórek odpornościowych gospodarza, zmniejszając rekrutację leukocytów płucnych, w tym neutrofili, makrofagów i limfocytów21-23.
Biorąc pod uwagę ich obfitość, bezpieczeństwo i sprawdzone zastosowania kliniczne dla wielu chorób, badania kliniczne z użyciem hAEC są nieuniknione. Mając na celu przyspieszenie przełożenia terapii hAEC na badania kliniczne, opracowaliśmy metody izolacji, kriokonserwacji i hodowli hAEC w sposób odpowiedni dla badań klinicznych, przy użyciu odczynników niepochodzących z produktów pochodzenia zwierzęcego zgodnie z aktualnymi wytycznymi dobrej praktyki wytwarzania (cGMP).
Oparliśmy ten protokół na wcześniej opublikowanym protokole, którego z powodzeniem używaliśmy do izolowania hAEC za pomocą odczynników pochodzenia zwierzęcego6. Zmieniliśmy pierwotny protokół, aby zastąpić produkty pochodzenia zwierzęcego odczynnikami niezawierającymi produktów pochodzenia zwierzęcego, a następnie przeprowadziliśmy optymalizację w celu optymalizacji wydajności, żywotności i czystości komórek. Naszym celem było opracowanie protokołu, który byłby zgodny ze standardami regulacyjnymi dotyczącymi produkcji komórek do badań klinicznych na ludziach.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
UWAGA: Łożyska powinny być pobierane z pojedynczych zdrowych ciąż, z preferencją dla planowych cięć cesarskich. Należy wyrazić pisemną, świadomą zgodę na pobranie łożyska. Właściwa komisja etyczna ds. badań klinicznych z udziałem ludzi powinna zatwierdzać pobieranie i wykorzystywanie tkanek ludzkich.
1. Izolacja komórek nabłonka owodni
2. Kriokonserwacja hAEC
3. Rozmrażanie i kultura cyrokonserwowanych hAEC
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przy prawidłowym przeprowadzeniu tej procedury należy spodziewać się średniej wydajności na poziomie 120 milionów hAECs, przy typowym zakresie od 80 do 160 milionów komórek. Przy takiej wydajności można oczekiwać średniej żywotności na poziomie 83 ± 4%. Zwiększona średnia wydajność i nieco niższa żywotność w metodzie klinicznej mogą wynikać z wyższej aktywności trypsyny w porównaniu z produktem pochodzenia zwierzęcego, a być może również z braku białek surowiczych. Izolowane hAECs charakteryzują się średnim profilem powi...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Istnieje kilka krytycznych parametrów, które mogą mieć znaczący wpływ na powodzenie tej metodologii. Przechowywanie łożyska lub owodni przez okres do 3 godzin przed izolacją hAEC może być pożądane do celów logistycznych lub planowania, jednak zaleca się, aby tkanka została przetworzona tak szybko, jak to możliwe. Jeżeli tkanka ma być przechowywana, zaleca się, aby przechowywanie odbywało się po rozebraniu i umyciu błony owodniowej. Owodnia może być przechowywana w sterylnym HBSS zawierającym antybiotyki w temperaturze 4 ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Autorzy dziękują za wsparcie finansowe z Programu Wsparcia Infrastruktury Operacyjnej Rządu Wiktorii.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Zestaw | |||
| ubrań Tacka do zdejmowania izolacji | Fisher Scientific | 13-361B | |
| Kleszcze opatrunkowe Liberty, spiczaste 13 cm | Fisher Scientific | S17329 | |
| Nożyczki - Ostre/Proste | Fisher Scientific | NC0562592 | |
| Sterylne rękawiczki lateksowe | Fisher Scientific | 19-014-643 | |
| Odzież | |||
| Odzież ochronna (fartuch) | U-line | S-15374-M | |
| Fartuchy izolacyjne | U-line | S-15374-M | |
| Sterylne rękawice lateksowe | Fisher Scientific | 19-014-643 | |
| Maska na twarz ogólnego przeznaczenia | Cardinal Health | AT7511 | |
| Maski | Medline | CRI1001 | |
| Ochraniacze na buty | U-line | S-7873W | |
| Media i odczynniki | |||
| Hanks' Zrównoważony roztwór soli (HBSS) | Life Technologies | 14175095 | bez wapnia i magnezu |
| TrypZean (produkt pochodzenia zwierzęcego– wolna rekombinowana trypsyna) | Sigma Aldrich | T3449 | |
| Inhibitor trypsyny sojowej 1g/50mL | Sigma Aldrich | T6522 | |
| Cryostor CS5 | BioLife Solutions | 205102 | |
| odczynnik do błękitu trypanowego | Life Technologies | 15250-061 | |
| Anti-EpCam-PE | Miltenyi Biotec | 130 - 091-253 | |
| Izotyp PE kontrola | Miltenyi Biotec | 130-098-845 | |
| Anty-CD90-PeCy5 | BD Pharmingen | 555597 | |
| Kontrola izotypu PeCy5 | BD Pharmingen | 557224 | |
| Anty-CD105-APC | BD Pharmingen | 562408 | |
| Kontrola izotypu APC | Pharmingen | 340754 | |
| Kolagen Typ VI | Sigma Aldrich | C7521 | |
| Materiały eksploatacyjne | |||
| Pipeta miarowa 50 ml | BD/Falcon | 356550 | |
| Pipeta miarowa 10 ml | BD/Falcon | 356551 | |
| Pipeta miarowa 5 ml | BD/Falcon | 356543 | |
| 50 ml probówki Falcon | BD/Falcon | 352070 | |
| 15 ml probówki Falcon | BD/Falcon | 352096 | |
| 15 cm szalki Petriego | Corning | 351058 | |
| 70 μ m filtry | BD/Falcon | 352350 | |
| 0.22 μ m filtry | Millipore | SLGV033RS | |
| 1 ml Końcówki do pipet | Fisherbrand | 02-707-401 | |
| 200 μ l Końcówki do pipet | Fisherbrand | 02-707-409 | |
| 20 ml Strzykawka | BD/Medical | 309661 | |
| Plastikowa szpatułka | Fisher Scientific | 14-245-97 | |
| Plastikowa łódka wagowa | Fisher Scientific | 02-202-102 | |
| Fiolki kriogeniczne | Nunc | 377267 | |
| Equipment | |||
| Mr Frosty | Fisher Scientific | A451-4 | |
| Szafka na |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.