Здесь мы представляем протокол для получения большого количества экзосом GMP-класса из мезенхимальных стволовых клеток синовиальной жидкости с использованием 3D-биореактора.
Методическая статья
Здесь мы представляем протокол для получения большого количества экзосом GMP-класса из мезенхимальных стволовых клеток синовиальной жидкости с использованием 3D-биореактора.
Экзосомы, секретируемые мезенхимальными стволовыми клетками (МСК), были предложены в качестве перспективных кандидатов для травм хряща и лечения остеоартрита. Экзосомы для клинического применения требуют крупномасштабного производства. С этой целью МСК синовиальной жидкости человека (hSF-МСК) выращивали на бусинах микроносителей, а затем культивировали в динамической трехмерной (3D) системе культивирования. Используя 3D-динамическую культуру, этот протокол успешно получил крупномасштабные экзосомы из супернатантов культуры SF-MSC. Экзосомы были собраны методом ультрацентрифугирования и проверены просвечивающим электронным микроскопом, анализом передачи наночастиц и западным блоттингом. Также выявлена микробиологическая безопасность экзосом. Результаты обнаружения экзосом свидетельствуют о том, что этот подход может привести к образованию большого количества экзосом надлежащей производственной практики (GMP). Эти экзосомы могут быть использованы в исследованиях биологии экзосом и клинического лечения остеоартрита.
Остеоартрит (ОА), возникающий в результате разрушения суставного хряща и лежащей в его основе кости, остается серьезной проблемой, приводящей к инвалидности 1,2. Без крово- и нервного снабжения способность хряща к самовосстановлению минимальна после травмирования 3,4. В последние десятилетия методы лечения, основанные на аутологичной имплантации хондроцитов (ACI), достигли некоторого прогресса в лечении ОА5. Для выделения и расширения хондроцитов необходим сбор небольшого хряща из ненесущей области сустава ОА, что приводит к травмам хряща. Также процедура потребует повторной операции по имплантации расширенных хондроцитов6. Таким образом, одноэтапная терапия для лечения ОА без повреждений хряща находится в стадии обширного изучения.
Мезенхимальные стволовые клетки (МСК) были предложены в качестве перспективных альтернатив для лечения ОА 7,8. Происходящие из нескольких тканей, МСК могут дифференцироваться в хондроциты со специфической стимуляцией. Важно отметить, что МСК могут модулировать иммунные реакции с помощью противовоспалительногосредства 9. Таким образом, МСК обладают значительными преимуществами в лечении ОА, восстанавливая дефекты хряща и модулируя иммунный ответ, особенно в среде воспаления. Для лечения ОА МСК из синовиальной жидкости (SF-МСК) в последнее время привлекли большое внимание из-за их более сильной способности дифференцировки хондроцитов, чем другие источники МСК10,11. Примечательно, что в ортопедической клинике удаление воспалительной СФ из полости сустава является рутинной терапией для облегчения болевого симптома пациентов с ОА. Экстрагированная воспалительная НФ обычно утилизируется как медицинские отходы. Как пациенты, так и врачи готовы рассматривать аутологичные МСК, выделенные из воспалительной СФ, как лечение ОА с очень небольшим количеством этических конфликтов. Тем не менее, терапия SF-MSC скомпрометирована из-за опухолевых рисков, длительного хранения и отдаленных барьеров транспортировки.
Экзосомы, секретируемые многими типами клеток, включая МСК, несут большую часть биоинформации родительских клеток. Он был подробно исследован как бесклеточная терапия12,13. Согласно обновленным ресурсам, доступным на веб-сайте правительства по клиническим испытаниям (ClinicalTrials.gov), начинаются и проводятся более обширные клинические исследования экзосом в областях исследований рака, гипертонии и нейродегенеративных заболеваний. Лечение экзосом SF-MSC может быть захватывающим и сложным испытанием, чтобы справиться с ОА. Надлежащая производственная практика (GMP) и крупномасштабное производство экзосом имеют важное значение для клинического перевода. Мелкомасштабная изоляция экзосом была широко выполнена на основе двумерной (2D) клеточной культуры. Однако крупномасштабные стратегии производства экзосом нуждаются в оптимизации. В этом исследовании был разработан крупномасштабный метод производства экзосом, основанный на массивной культуре SF-MSC в условиях, свободных от ксено. После ультрацентрифугирования из супернатантов клеточной культуры была подтверждена безопасность и функция экзосом.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Это исследование было одобрено Комитетом по этике человека Второй народной больницы Шэньчжэня. Принципиальная схема экзосом, выделенных из протокола hSF-MSC in vitro , показана на рисунке 1.
1. Культура и идентификация человека SF-MSC
2.3D культура клеток биореактора
3. Идентификация экзосом и обнаружение безопасности
4. Обнаружение функции экзосом in vitro
5. Статистический анализ
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Проточная цитометрия использовалась для идентификации поверхностных маркеров SF-МСК в соответствии с минимальными критериями для определения МСК человека, рекомендованными Международным обществом клеточной терапии14,15. Анализ проточной цитометрии показал, что SF-MSC, культивируемые в этом исследовании, соответствовали критериям идентификации МСК. Они были отрицательными для CD34, CD45 и HLA-DR (ниже 3%) и положительными для CD73, CD90 и CD105 (выше 95%) (
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Мезенхимальные стволовые клетки широко используются в регенеративной медицине благодаря их самообновлению, дифференцированному в тканевые клетки со специализированными функциями и паракринным эффектам16,17. Примечательно, что паракринные эффекты, оказываемые экзосомами, привлекли большое внимание18. Экзосомы несут биоинформацию МСК и выполняют свою биологическую функцию и преодолевают недостатки МСК, такие как проблемное хранение и транспо...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих финансовых интересов.
Национальный фонд естественных наук Китая (No 81972116, No 81972085, No 81772394); Ключевая программа Фонда естественных наук провинции Гуандун (No2018B0303110003); Гуандунский проект международного сотрудничества (No 2021A0505030011); Шэньчжэньские научно-технические проекты (No. GJHZ20200731095606019, No. JCYJ20170817172023838, No. JCYJ20170306092215436, No. JCYJ20170413161649437); Китайский постдокторский научный фонд (No 2020M682907); Гуандунский фонд фундаментальных и прикладных фундаментальных исследований (No 2021A1515010985); Санминский медицинский проект в Шэньчжэне (SZSM201612079); Специальные фонды для строительства больниц высокого уровня в провинции Гуандун.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Набор для анализа BCA | ThermoFisher | 23227 | Анализ концентрации белка |
| Тарелка для кровяного агара | Nanjing Yiji Biochemical Technology Co., Ltd. | P0903 | Бактериальная культура |
| антитела CD105 | Elabscience | E-AB-F1243C | Проточная цитометрия |
| CD34 антитело | Elabscience | E-AB-F1143C | Проточная цитометрия |
| CD45 антитело | BD Bioscience | 555483 | Проточная цитометрия |
| CD63 антитела | Abclonal | A5271 | Западный блоттинг |
| CD73 антитело | Elabscience | E-AB-F1242C | Проточная цитометрия |
| CD81 антитело | ABclonal | A5270 | Антитело к CD9 вестерн-блоттинга |
| Абклональный | A1703 | Western blotting | |
| CD90 антитело | Elabscience | E-AB-F1167C | Центрифуга для проточной цитометрии |
| Eppendorf | Centrifuge 5810R | ||
| CO2 | инкубатор Thermo | Cell Culture | |
| Конфокальная лазерная сканирующая флуоресцентная микроскопия | ZEISS | LSM 800 | |
| Cytodex | GE Healthcare | Microcarrier | |
| Dil | ThermoFisher | D1556 | Экзосомная метка |
| EZ-PCR Набор для обнаружения микоплазмы | BI | 20-700-20 | Обнаружение микоплазмы |
| Флоуцитометрия | Beckman | MSC идентификация | |
| Gene Pulser II System | Bio-Rad Laboratories | 1652660 | Трансфекция гена |
| GraphPad Prism 8.0.2 | GraphPad Software, Inc. | Версия 8.0.2 | |
| HLA-DR антитело | Elabscience | E-AB-F1111C | Проточная цитометрия |
| Культуральная среда Lowenstein-Jensen | Nanjing Yiji Biochemical Technology Co., Ltd. | T0573 | Культура микобактерий туберкулеза |
| MesenGro | StemRD | MGro-500 | MSC культура |
| Nanosight NS300 | Malvern | Nanosight NS300 | Анализ отслеживания наночастиц |
| NTA 2.3 программное обеспечение | Malvern | Анализ данных | |
| Odyssey FC | Gene Company Limited | Флуоресцентный вестерн-блоттинг | |
| OptiPrep Буфер для электропорации | Sigma | D3911 | Ген трансфекции |
| Ингибиторы протеазы коктейль | Sigma | P8340 | Ингибитор протеиназы |
| РНКаза А | Qiagen | 158924 | Удаление РНК |
| Агаровая пластина Sabouraud | Nanjing Yiji Biochemical Technology Co., Ltd. | P0919 | Культура грибов |
| TEM | JEM-1200EX | ||
| Ротационная система культивирования клеток (RCCS) | Ultracentrifuge Synthecon | RCCS-4HD | 3D культура |
| Центрифуга | Beckman | Optima XPN-100 | Экзосомная центрифуга |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение