Протокол здесь описывает пользовательскую систему процессора охлаждающей ячейки, совместимую с чистой комнатой надлежащей производственной практики (GMP) для улучшения жизнеспособности ячейки после обработки.
Method Article
Протокол здесь описывает пользовательскую систему процессора охлаждающей ячейки, совместимую с чистой комнатой надлежащей производственной практики (GMP) для улучшения жизнеспособности ячейки после обработки.
Стандартное оборудование для клеточной терапии, включая золотой стандартный клеточный процессор для очистки островков человека для клинической трансплантации, редко охлаждается, потенциально подвергая клетки воздействию повышенных температур на этапе центрифугирования. Индивидуальные системы охлаждения имеют прямое преимущество для жизнеспособности и функционирования островков человека. Данное исследование было разработано с целью проверки эффективности недавно разработанной, легкодоступной системы охлаждения процессора ячеек, требующей минимальных модификаций, а также для оценки ее влияния на жизнеспособность клеток человека и окружающую среду в чистых помещениях GMP. Система охлаждения, представляющая собой механически охлаждаемый теплообменник с температурой -30 °C, использовалась для подачи охлажденного медицинского сухого воздуха в чашу процессора ячеек через отверстие, просверленное в крышке центрифуги. В связи с ограниченным количеством доноров поджелудочной железы в Катаре, валидация системы проводилась с непрерывной очисткой с градиентом плотности объединенной охристой оболочки костного мозга человека. Стерильность, турбулентность и количество частиц измерялись в чистых помещениях классов C и B. Турбулентность вокруг охлаждаемого процессора ячеек не возникала, а также не образовывались избыточные частицы размером 0,5 мкм и 5 мкм в воздухе в соответствии со стандартами GMP для чистых помещений. В начале и в конце стадий сбора температура повышалась соответственно до 21,50 °C ± 0,34 °C и 21,93 °C ± 0,20 °C в процессоре без охлаждения и только до 10,9 °C ± 0,17 °C и 11,16 °C ± 0,35 °C в процессоре с охлаждаемыми ячейками (p <0,05). Охлаждаемый процессор ячеек привел как к улучшению восстановления (98%) фракции мононуклеарной ячейки, так и к жизнеспособности (100% ± 2%) постобработки. Новая система охлаждения эффективно снижает тепло, выделяемое процессором ячеек, не оказывая при этом воздействия твердых частиц на окружающую среду чистого помещения GMP. Описанный здесь процессор с охлаждаемыми элементами представляет собой недорогой (16 000 долларов США без учета налогов, таможенного оформления и транспортировки) и минимально инвазивный метод обеспечения надежного охлаждения. В настоящее время эта технология в центре клеточной терапии GMP применяется для выделения и трансплантации островковых клеток человека для клинической программы.
Трансплантация островков при тяжелом диабете 1 типа может восстановить эндогенную секрецию инсулина и стала стандартом лечения в ряде стран1. Выделение островков – это многоступенчатая процедура, которая включает в себя теплое ферментативное и механическое сбраживание поджелудочной железы с последующим охлаждением фаз для восстановления переваренной ткани и очищение островков с непрерывными или прерывистыми градиентами плотности на клеточном процессоре. Быстрое охлаждение замедляет фазу ферментативного переваривания и защищает островки от пищеварительных ферментов, высвобождаемых в результате загрязнения ацинарных клеток. Клеточный процессор изначально был разработан для разделения компонентов клеточной крови при температуре окружающей среды2. Он был перепрофилирован для очистки островков поджелудочной железы человека в 1989 году3. В течение трех десятилетий островки человека очищались для клинических испытаний и, в последнее время, стандарта лечения, либо в клеточном процессоре с прерывистыми градиентами4, либо в непрерывных градиентах плотности1 сделанных с помощью градиентного maker1 или эквивалентного компьютерного миксера5,6,7. Другие группы сообщали об очистке островков от крупных млекопитающих и людей с использованием больших цилиндрических пластиковых бутылок8,7,9, что значительно улучшило эффективность очистки и качество островков.
Действительно, учитывая золотой стандарт очистки островков человека для клинической трансплантации10,11, изготовленный клеточный процессор был без охлаждения. Прямым следствием отсутствия охлаждения стало то, что островки подвергались воздействию повышенных температур на этапе очистки. Во время центрифугирования происходит неконтролируемое повышение температуры из-за механического трения ротора12,13. Клеточные процессоры были адаптированы с помощью системы охлаждения в центрах изоляции островков, которая статистически увеличивала индуцированную глюкозой секрецию инсулина и жизнеспособность клеток, подтверждая преимущество сохранения островков поджелудочной железы при низких температурах во время процедуры очисткиsup class="xref">15.
Следует отметить, что в конце 1980-х годов было построено 10 рефрижераторных прототипов для уменьшения повреждения островков во время градиентной очистки плотности, но они больше не привлекли внимания. Прототипы процессоров ячеек были основаны на шпиндельном и барабанном охлаждении охлажденным полиэтиленгликолем. В частности, растворы для очистки островков, включая растворы для сохранения органов и градиенты плотности полисахаридов, могут быть вредны для жизнеспособности островков при использовании при комнатной температуре или выше 16,17,18. Проведено сравнение различных стратегий охлаждения процессора ячеек для очистки островковых клеток с оригинальным неохлаждаемым процессором ячеек для борьбы с неконтролируемым повышением температуры, возникающим из-за трения ротора. Было предпринято несколько попыток охладить клеточный процессор во время очистки островков человека. Процессор ячейки может быть временно или постоянно размещен в специально спроектированном холодном помещении для поддержания температуры 0-8 °C19 во время градиентного центрифугирования, которое в настоящее время используется в центрах изоляции островков в Университете Иллинойса в Чикаго19, Университет Майами14, Оксфордский университет facilities15, и Университет Сан-Франциско (специальный блок охлаждения заключает в себя процессор ячейки). Другая модификация включает в себя охлаждение ядра шпинделя процессора с системой охлаждения с использованием жидкого азота с электронным управлением в Женеве, Швеции и Чешской Республике15,19. Другой альтернативой в середине 2000 года было охлаждение ядра процессора с помощью кондиционера12 или жидкостное охлаждение шахты в Университете Лилля.
Модификации системы охлаждения процессора ячеек недоступны и сопряжены с рисками (влажность, накопление конденсата) в чистых помещениях GMP, включая потерю гарантии и отказ производителя обслуживать машину. Следовательно, некоторые островные центры, включая Милан (Италия), Осло (Норвегия) и Эдинбург (Шотландия), не используют систему охлаждения для процессоров ячеек во время процесса очистки островков15.
Данное исследование было разработано для проверки эффективности недавно разработанного легкодоступного кулера в сочетании с минимально модифицированной системой процессора ячеек. Вкратце, описанный здесь воздухоохладитель представляет собой теплообменник с механическим охлаждением, контролирующий температуру сухого газа в диапазоне от -40 °C до -100 °C в минуту на уровне 1 стандартного кубического фута в минуту (SCFM). Эта система охлаждения требует подачи сухого медицинского воздуха. Воздух будет проходить через трубопровод и теплообменник и выходить через сопло (7,9 мм). Нагреватель, расположенный внутри сопла, подает тепло для контроля температуры воздушного потока. Была приобретена запасная цельнопластиковая крышка центрифуги, а также произведены минимальные доработки. В крышке просверливалось отверстие диаметром 13,3 мм, и охлажденный воздух подавался из сопла охладителя к процессору ячейки через отверстие в крышке центрифуги. Охлажденный медицинский воздух впрыскивался внутрь центрифугирующей чаши клеточного процессора при постоянном контроле температуры жидкостей или градиентов плотности.
Мы оценили технические характеристики охлаждаемого процессора и влияние охлаждающего элемента на среду чистого помещения GMP. Основное внимание уделялось достижению устойчиво низкой (<10 °C) температуры во время очистки островков человека для сохранения жизнеспособности. Используя разделение по плотности охристой оболочки в качестве прокси для выделения островков, мы определили эффективность этого протокола охлаждения на жизнеспособность клеток.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
В этом протоколе использовалась выброшенная цельная кровь, не пригодная для использования в соответствии с рекомендациями учреждения по утилизации. Одобрение и информированное согласие IRB не применяются.
1. Настройка процессора с охлаждаемой ячейкой
ПРИМЕЧАНИЕ: Все процедуры должны выполняться в чистых помещениях, и персонал должен соблюдать правила ношения одежды в чистых помещениях.
2. Количество твердых частиц в воздухе

3. Подготовка градиента и обработка разделения клеток
4. Оптимизация различных ступеней градиентной загрузки
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Сначала было количественно оценено влияние охлаждаемого процессора на чистое помещение GMP. В стандартизированных методах использовался счетчик частиц, измеряющий загрязнение воздуха частицами в чистых помещениях класса C и класса B класса GMP в критических точках в непосредственной близости от процессора ячейки и системы охлаждения сжатого воздуха. Результаты показали, что турбулентность вокруг оборудования не развивалась. Зарегистрированные данные показали, что не было превышения частиц в воздухе в размере 0,5 мкм и 5 ...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Изоляторы островков по всему миру в течение десятилетий применяли очистку островков человека в перепрофилированном клеточном процессоре. Несмотря на то, что некоторые предприятия по производству островков продолжают перерабатывать островки в неохлажденном процессоре ячеек, большинство центров используют охлаждаемую версию процессора 10,11,15. Центры либо размещают процессор в холодном помещении, основным недостатком которого явл...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Авторы хотели бы выразить признательность Европейскому геномному институту диабета (ANR-10- LABEX-0046 to FP) и Катарскому институту метаболизма - Медицинской корпорации Хамад, Катар. Авторы также благодарят Медицинский исследовательский центр при Медицинской корпорации Хамад за поддержку сборов за обработку статей.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| <сильно>Оборудование | |||
| Счетчик частиц воздуха | Lasair III | ||
| AirJet XR40 | Система SP Scientific | FTS XR40 | |
| Шкаф биобезопасности | Thermo Scientific | EQ-1301 | |
| Циркуляционный охлаждающий чиллер | Julabo | CF30 | |
| COBE 2991 | Terumo BCT | ||
| Конический охлаждающий поддон | Biorep | CCT-01 | |
| Градиентный генератор с двойной оболочкой | индивидуальный в доме | ||
| KJT-термопара Термометр | Hanna Instruments | HI93551N | Для измерения температуры жидкостей |
| Магнитная мешалка | Thermo Scientific | 88880014 | |
| Перистальтический насос | Термометр MasterFlex | MK-77921-79 | |
| Extech Instruments | RMS 430 | Для температуры COBE | |
| Безводная ванна с шариками | Cole-Parmer | 10122-00 | |
| Материалы и реагенты | |||
| BD набор для перечисления стволовых клеток | BD Biosciences | ||
| COBE 2911 Набор трубок | Terumo BCT | 90819 | |
| Конические трубки 250 мл | Corning | 430776 | |
| Градиентная плотность 1.1 | Biochrom | L6155 | |
| Флаконы одноразовые градуированные | термофишеры | 382019-1000 | |
| Альбумин человеческий 20% | Кедрион Биофарма | 8091600 | |
| M199 моющий раствор | Corning | 99-784-CM | |
| Трубки Masterflex | 96400-6 | ||
| Медицинский сухой воздух | Linde Healthcare | Medi On 22 | |
| Карандашлин-стрептомицин | Gibco | ||
| Термозонд | Biorep | TC-02 | Термосенсор |
| Trypan blue | Сигма Олдрич | 15250061 | |
| Висконсинский университет в Белзере (UW) | Мост Жизни | RM/N 4055 | Среда для консервации |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission