O protocolo aqui descreve um sistema de processador de célula de resfriamento personalizado que é compatível com uma sala limpa de boas práticas de fabricação (GMP) para melhorar a viabilidade da célula pós-processamento.
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O protocolo aqui descreve um sistema de processador de célula de resfriamento personalizado que é compatível com uma sala limpa de boas práticas de fabricação (GMP) para melhorar a viabilidade da célula pós-processamento.
O equipamento de terapia celular padrão, incluindo o processador de células padrão-ouro para purificar ilhotas humanas para transplante clínico, raramente é refrigerado, potencialmente expondo as células a temperaturas elevadas durante a etapa de centrifugação. Os sistemas de resfriamento personalizados têm um benefício direto na viabilidade e função das ilhotas humanas. O estudo atual foi projetado para testar a eficácia de um sistema de processador de célula resfriado recém-desenvolvido e prontamente disponível que requer modificações mínimas e para avaliar seu impacto na viabilidade da célula humana e no ambiente de sala limpa GMP. O sistema de resfriamento, um trocador de calor refrigerado mecanicamente ajustado a -30 ° C, foi usado para fornecer ar seco de grau médico resfriado ao recipiente do processador de células através de um orifício perfurado na tampa da centrífuga. Com a disponibilidade limitada de doadores de pâncreas no Catar, a validação do sistema foi feita com purificação contínua por gradiente de densidade do revestimento buffy da medula óssea humana. Esterilidade, turbulência e contagem de partículas foram medidas em ambientes de sala limpa classe C e classe B. Nenhuma turbulência se desenvolveu em torno do processador de célula resfriada e nenhum excesso de partículas transportadas pelo ar de 0,5 μm e 5 μm foi gerado de acordo com os padrões GMP de sala limpa. No início e no final das etapas de coleta, a temperatura subiu respectivamente para 21,50 °C ± 0,34 °C e 21,93 °C ± 0,20 °C no processador de célula não refrigerada e para apenas 10,9 °C ± 0,17 °C e 11,16 °C ± 0,35 °C no processador de célula resfriada (p <0,05). O processador de células resfriadas levou a uma melhor recuperação (98%) da fração de células mononucleares e viabilidade (100% ± 2%) pós-processamento. O novo sistema de resfriamento reduz efetivamente o calor produzido pelo processador da célula, sem ter impacto de partículas no ambiente da sala limpa GMP. O processador de célula resfriada descrito aqui é um método barato (US$ 16.000 sem incluir impostos, desembaraço aduaneiro e transporte) e minimamente invasivo para fornecer resfriamento robusto. Atualmente, essa tecnologia na instalação de terapia celular GMP está sendo aplicada ao isolamento e transplante de células de ilhotas humanas para o programa clínico.
O transplante de ilhotas para diabetes tipo 1 grave pode restaurar a secreção endógena de insulina e se tornou o padrão de tratamento em vários países1. O isolamento das ilhotas é um procedimento de várias etapas que inclui a digestão enzimática e mecânica quente do pâncreas, seguida de fases resfriadas para recuperação do tecido digerido e purificação das ilhotas com gradientes de densidade contínuos ou descontínuos em um processador celular. O resfriamento rápido retarda a fase de digestão enzimática e protege as ilhotas das enzimas digestivas liberadas pela contaminação das células acinares. O processador de células foi originalmente projetado para separar os componentes do sangue celular à temperatura ambiente2. Foi reaproveitado para purificar ilhotas pancreáticas humanas de Langerhans em 19893. Por três décadas, as ilhotas humanas foram purificadas para ensaios clínicos e, mais recentemente, padrão de atendimento, seja em um processador de células com gradientes descontínuos4 ou gradientes de densidade contínuos1 feito com um gradiente maker1 ou misturador operado por computador equivalente5,6,7. Outros grupos relataram purificação de ilhotas de grandes mamíferos e humanos usando grandes garrafas plásticas cilíndricas8,7,9, o que melhorou substancialmente a eficácia da purificação e a qualidade das ilhotas.
De fato, considerando o padrão-ouro para purificar ilhotas humanas para transplante clínico10,11, o processador de células fabricado estava sem refrigeração. Como consequência direta da falta de refrigeração, as ilhotas foram expostas a temperaturas crescentes durante a etapa de purificação. Durante a centrifugação, ocorre um aumento descontrolado da temperatura devido ao atrito mecânico do rotor12,13. Os processadores celulares foram adaptados com um sistema de resfriamento em centros de isolamento de ilhotas que aumentou estatisticamente a secreção de insulina induzida por glicose e a viabilidade celular, confirmando a vantagem de manter ilhotas pancreáticas em baixas temperaturas durante o procedimento de purificação14,15.
Deve-se notar que, no final da década de 1980, 10 protótipos refrigerados foram construídos para reduzir os danos às ilhotas durante a purificação do gradiente de densidade, mas não receberam mais atenção. Os protótipos do processador de células foram baseados no resfriamento do fuso e da tigela com polietilenoglicol resfriado. Em particular, as soluções de purificação de ilhotas, incluindo soluções de preservação de órgãos e gradientes de densidade de polissacarídeos, podem ser deletérias para a viabilidade das ilhotas quando usadas à temperatura ambiente ou acima dela16,17,18. Uma comparação de diferentes estratégias de resfriamento do processador de células para purificação de células de ilhotas versus o processador de células não refrigeradas original foi avaliada para combater o aumento descontrolado de temperatura que ocorre devido ao atrito do rotor. Várias tentativas foram feitas para resfriar o processador celular durante a purificação das ilhotas humanas. O processador de células pode ser alojado temporária ou permanentemente em uma câmara fria especialmente projetada para manter uma temperatura de 0-8 °C19 durante a centrifugação gradiente que é atualmente usada nos centros de isolamento de ilhotas da Universidade de Illinois Chicago19, University of Miami14, instalações da Universidade de Oxford15e a Universidade de São Francisco (a unidade de resfriamento personalizada envolve o processador da célula). Outra modificação inclui o resfriamento do núcleo do fuso do processador de células com um sistema de resfriamento usando resfriamento de nitrogênio líquido controlado eletronicamente em Genebra, Suécia e República Tcheca15,19. Outra alternativa em meados de 2000 foi o resfriamento do núcleo do processador da célula com uma unidade de ar condicionado12 ou por resfriamento líquido do eixo na Universidade de Lille.
As modificações de resfriamento do processador de célula não estão prontamente disponíveis e apresentam riscos (umidade, acúmulo de condensação) dentro de ambientes de sala limpa GMP, incluindo perda de garantia e recusa do construtor em fazer a manutenção da máquina. Consequentemente, alguns centros de ilhotas, incluindo Milão, Itália, Oslo, Noruega e Edimburgo, Escócia, não usam um sistema de resfriamento para processadores de células durante o processo de purificação das ilhotas15.
O estudo atual foi projetado para testar a eficácia de um cooler recém-desenvolvido e prontamente disponível em conjunto com um sistema de processador de célula minimamente modificado. Resumidamente, o resfriador à base de ar descrito aqui é um trocador de calor refrigerado mecanicamente que controla a temperatura de 1 pé cúbico padrão por minuto (SCFM) de gás seco entre -40 °C a -100 °C. Este sistema de resfriamento requer um suprimento de ar medicinal seco. O ar fluirá através da linha e do trocador de calor e sairá pelo bico (7.9 mm). Um aquecedor localizado dentro do bico fornece calor para controlar a temperatura do fluxo de ar. Uma tampa de centrífuga de plástico sólido sobressalente foi comprada e modificações mínimas foram feitas. Um orifício de 13,3 mm de diâmetro foi perfurado na tampa e o ar resfriado foi fornecido do bico do resfriador para o processador da célula através do orifício na tampa da centrífuga. O ar medicinal resfriado foi injetado dentro do recipiente de centrifugação do processador de células com controle constante da temperatura dos líquidos ou gradientes de densidade.
Avaliamos o desempenho técnico do processador de célula resfriada e o impacto do elemento de resfriamento no ambiente de sala limpa GMP. O foco principal era atingir uma temperatura robustamente baixa (<10 ° C) durante a purificação das ilhotas humanas para preservar a viabilidade. Usando uma separação de densidade de revestimento leucocitário como um proxy para o isolamento das ilhotas, determinamos a eficácia desse protocolo de resfriamento na viabilidade celular.
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Este protocolo utilizou sangue total descartado impróprio para uso de acordo com as diretrizes de descarte da instituição. A aprovação do IRB e o consentimento informado não são aplicáveis.
1. Configuração do processador de célula resfriada
NOTA: Todos os procedimentos devem ser feitos em um ambiente de sala limpa e a equipe deve respeitar os procedimentos de vestimenta de sala limpa.
2. Contagem de partículas em suspensão no ar

3. Preparação de gradiente e processamento de separação celular
4. Otimização de diferentes etapas de carregamento de gradiente
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O impacto do processador de célula resfriada na sala limpa GMP foi quantificado pela primeira vez. Os métodos padronizados usaram um contador de partículas que mede a contaminação por partículas transportadas pelo ar em um ambiente de sala limpa classe C e classe B GMP em pontos críticos próximos ao processador da célula e ao sistema de resfriamento de ar pressurizado. Os resultados demonstraram que nenhuma turbulência se desenvolveu ao redor do equipamento. Os dados registrados mostraram que não havia excesso de partícu...
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As instalações de isolamento de ilhotas em todo o mundo adotaram por décadas a purificação humana de ilhotas em um processador de células reaproveitado. Embora algumas instalações de produção de ilhotas continuem a processar ilhotas em um processador de células não refrigerado, a maioria dos centros usa uma versão refrigerada do processador de células 10,11,15. Os centros colocam o processador de células em uma câmara fria que t...
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Os autores declaram não haver conflito de interesses.
Os autores gostariam de agradecer ao Instituto Europeu de Genômica para Diabetes (ANR-10- LABEX-0046 a FP) e ao Instituto Metabólico do Catar - Hamad Medical Corporation, Catar. Os autores também agradecem ao Centro de Pesquisa Médica da Hamad Medical Corporation pelo suporte às taxas de processamento de artigos.
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| EquipamentoContador de partículas de | |||
| ar | Lasair III | ||
| AirJet XR40 | Sistema FTS da SP Scientific | XR40 | |
| Gabinete de Biossegurança | Thermo Scientific | EQ-1301 | |
| Chiller de Resfriamento Circulante | Julabo | CF30 | |
| COBE 2991 | Terumo BCT | ||
| Biorep | CCT-01 | ||
| Fabricante de gradiente duplo revestido | personalizado em casa | ||
| KJT-Termômetro de Termopar | Hanna Instruments | HI93551N | Para medir a temperatura de líquidos |
| Agitador magnético | Bomba | peristáltica Thermo Scientific 88880014 | |
| Termômetro MasterFlex | MK-77921-79 | ||
| Extech Instruments | RMS 430 | Para Banho | |
| Contas Sem Água | Cole-Parmer | 10122-00 | |
| Materiais e reagentes | |||
| BD kit de enumeração de células-tronco | BD Biosciences | ||
| Kit de tubulação COBE 2911 | Terumo BCT | 90819 | |
| Tubos cônicos 250ml | Corning | 430776 | |
| Densidade gradiente 1.1 | Biochrom | L6155 | |
| Garrafas descartáveis graduadas | Thermo fisher | 382019-1000 | |
| Albumina humana 20% | Kedrion Biopharma | 8091600 | |
| M199 solução de lavagem | Corning | 99-784-CM | |
| Tubos Masterflex | Masterflex | 96400-6 | |
| Medical Dry Air | Linde Healthcare | Medi On 22 | |
| Pencillin-estreptomicina | Gibco | ||
| Thermoprobe | Biorep | TC-02 | Thermosensor |
| Trypan blue | Sigma Aldrich | 15250061 | |
| Universidade de Wisconsin Belzer (UW) | Ponte da Vida | RM/N 4055 | Meio de Conservação |
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