$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Сравнение методов одноэтапной криоконсервации и криоконсервации жидким азотом
Жизнеспособность криоконсервированных ПХГСК после восстановления оценивали с помощью анализов AO/PI. Как показано на рисунке 2А, жизнеспособность ПГГСК, криоконсервированных при -80 °С с использованием ЦПА, составила 91,29% (n = 3, SD = 1,86), в то время как для консервированных в жидком азоте жизнеспособность составила 90,07% (n = 3, SD = 1,64). Статистический анализ не выявил существенной разницы между двумя методами (p > 0,05). Однако одномоментный метод криоконсервации оказался более быстрым и удобным. Эти результаты свидетельствуют о том, что одноступенчатый метод криоконсервации является превосходной альтернативой для сохранения клеток.
Эффект криоконсервации CPA на PBHSC превосходит традиционный метод криоконсервации
Клеточная жизнеспособность криоконсервированных ПГГСК после восстановления была обнаружена с помощью анализов AO/PI и Annexin V/PI. Как показано на рисунке 2, жизнеспособность клеток шести восстановленных образцов ПБДГСК, сохраненных с помощью CPA, составила 89,38% (n = 6, SD = 1,87, рисунок 2B) и 88,20% (n = 6, SD = 2,72, рисунок 2C) соответственно в этих двух анализах. Тем не менее, те, которые сохранились с помощью TCPA, составили 79,55% (n = 6, SD = 3,16, рисунок 2B) и 73,05% (n = 6, SD = 7,47, рисунок 2C). Эти результаты свидетельствуют о том, что CPA является более эффективным криопротектором для PBHSC по сравнению с TCPA, что приводит к лучшему сохранению жизнеспособности клеток и скорости восстановления.
ПГГСК, законсервированные с помощью CPA, сохраняют полную структуру цитоскелета и митохондриальную активность
Узкое определение цитоскелета относится к сети белковых волокон, микротрубочек (МТ), микрофиламентов (МФ) и промежуточных филаментов (ИФ) в эукариотических клетках34. В этом исследовании мы в основном изучали структурную целостность МТ и МФ после криоконсервации ПГХСК, чтобы доказать, что ПБГСК могут сохранять целостность цитоскелета после криоконсервации ЦПА. Для маркировки структур микрофиламентов и микротрубочек живых клеток в качестве флуоресцентных зондов использовали циклический пептид флуоресцентной ручки-призрака Alexa Fluor 488 и аналоги Taxol, меченные флуоресцентными группами в дальнем инфракрасном диапазоне, соответственно. Как показано на рисунках 3A, B, PBHSC, сохраненные с помощью CPA, все еще сохраняют неповрежденные структуры микрофиламентов и микротрубочек.
Митохондрии ПГБГСК, сохраненные с помощью ЦПА, были помечены раствором красителя родамина 123, а ПГБСК, обработанныеН2О2 , использовали в качестве положительного контроля. Результаты (рис. 3C) показали, что митохондриальная структура наблюдалась в клетках, сохраненных CPA, в то время как в положительной контрольной группе она не наблюдалась. Меченые родамином 123 митохондрии также были обнаружены с помощью проточной цитометрии. Было обнаружено, что ПГХСК, сохраненные CPA, сохраняют лучшую митохондриальную активность, чем традиционный метод (рис. 4).
PBHSC, сохраненные с помощью CPA, сохраняют возможность формирования клонов
Кроме того, мы оценили пролиферативную и дифференцировочную способность ПГГСК, сохраненных с помощью ЦПА и ТКСА, путем проведения колониеобразующих анализов. В частности, мы оценили способность ПХГСК образовывать колонии BFU-E, CFU-E, CFU-GM и CFU-GEMM в культуре. Общее количество колоний, наблюдаемых в группе свежих клеток, составило 70,33 (n = 6, SD = 14,02). Напротив, группа CPA показала в общей сложности 65,33 колонии (n = 6, SD = 8,07), в то время как группа TCPA показала значительно меньшее количество колоний — 46,17 (n = 6, SD = 8,50). Эти результаты демонстрируют, что ПГГСК, сохраненные с помощью CPA, сохранили свои пролиферативные и дифференцировочные способности по сравнению с контролем свежих клеток, о чем свидетельствует аналогичное количество колоний в различных клеточных линиях. Напротив, у ПГБСК, сохраненных с помощью ТКСА, наблюдалось снижение их пролиферативного и дифференцирующего потенциала. Эти результаты указывают на то, что PBHSC, криоконсервированные с помощью CPA, лучше сохраняют свои функциональные возможности (рис. 5 и рис. 6).
Оценка безопасности CPA in vitro
Проводили in vitro мониторинг гемолиза эритроцитов кроликов. Чтобы проверить влияние различных объемов CPA (в диапазоне от 0,1 до 0,5 мл) и нормального физиологического раствора (в диапазоне от 2,0 до 2,4 мл) на гемолиз, 2,5 мл 2% суспензии RBC кролика добавляли в стеклянные пробирки вместе с CPA или обычным физиологическим раствором. Также были включены отрицательный контроль (стерилизованная вода для инъекций) и положительный контроль (обычный физиологический раствор). В пробирках, содержащих CPA или обычный физиологический раствор, эритроциты располагались на дне пробирки, а верхний раствор был прозрачным и бесцветным. После встряхивания эритроциты равномерно диспергировались. Положительная контрольная группа (стерилизованная вода) показала ярко-красный цвет, расслоения не наблюдалось, на дне пробирки оставалось лишь небольшое количество эритроцитов (рис. 7). Эти результаты свидетельствуют о том, что ЦПА не вызывают гемолиза или конденсации кроличьих эритроцитов. Сосудистое раздражение ЦПА оценивали у новозеландских кроликов. Патологические срезы окрашивали гематоксилином и эозином (ПЭ), а после окончательного введения проводили общеклинические и местные наблюдения за раздражением. У подопытных животных не наблюдалось аномальных реакций, а также патологических изменений в местах местного введения. Эти результаты указывают на то, что CPA не вызывает раздражения сосудов у новозеландских кроликов.
В эксперименте по активной системной гиперчувствительности у морских свинок для сенсибилизации животных применяли ЦПА с внутрибрюшинными инъекциями 1,25 мл/кг и 2,5 мл/кг 3 раза и внутривенными инъекциями 2,5 мл/кг и 5 мл/кг для возбуждения. В течение 21 дня после последней сенсибилизации у морских свинок не наблюдалось быстрой гиперчувствительности, что указывает на то, что CPA не вызывает быстрой анафилаксии у морских свинок (Таблица 2).
Острая системная токсичность оценивалась у мышей ICR. Пяти экспериментальным мышам и пяти контрольным мышам вводили CPA и физиологический раствор в дозе 50 мл/кг массы тела. Реакции опытной группы были не больше, чем в контрольной группе. Судорог или лежания лицом вниз не наблюдалось ни в одной из групп, и не наблюдалось никаких других аномальных симптомов. Кроме того, не было существенной потери веса ни в одной из групп. Эти результаты свидетельствуют о том, что ЦПА не проявляют острой системной токсичности для мышей ICR (Таблица 3 и Таблица 4).
Оценка аутотрансплантации ПБДГСК, сохраненных с помощью CPA
Для оценки эффективности трансплантации ПГГСК, консервированных с ЦПА, для лечения заболеваний крови было набрано шесть пациентов, а ПГГСК, сохраненные с ЦПА, были пересажены пяти пациентам. Трансплантация была успешной у всех, кроме одного пациента, который получил еще одну аллогенную трансплантацию из-за рецидива заболевания. В качестве маркеров успешной трансплантации использовали количество нейтрофилов ≥ 0,5 x 109 клеток/л и количество тромбоцитов ≥ 20 x 109 клеток/л.
Образцы b, c и e были трансплантированы соответствующим пациентам с лимфомой, а цикл функциональной реконструкции составил 9 дней, 9 дней и 10 дней соответственно. Образцы a и f были транспланплантированы пациентам с острым миелоидным лейкозом, а цикл функциональной реконструкции составил 36 дней и 16 дней соответственно. Пациенты получали другое лечение в связи с рецидивом заболевания. За исключением данных, связанных с нарушением гемопоэтической и иммунной регенерации в результате инфекции в течение 36 дней, среднее время до успешной трансплантации в пяти случаях составило 11 дней, при этом количество нейтрофилов и тромбоцитов соответствовало требуемым нормам. Эта продолжительность короче, чем 12,5-дневный цикл восстановления кроветворения, описанный в предыдущей литературе19. В нашем исследовании, при аналогичных периодах восстановления, конечная концентрация ДМСО в составе ЦПА составляла всего 2%, что заметно ниже, чемобычно упоминаемая концентрация в 3,5%. Что еще более важно, у пациентов не наблюдалось побочных реакций, что еще раз подтверждает безопасность и эффективность нашего метода сохранения гемопоэтических стволовых клеток в клиническом применении (табл. 5).
Субпопуляционный анализ ПГГСК показал, что клеточная субпопуляция общих лимфоидных предшественников (CLP) и мегакариоцитов/эритроцитарных предшественников (MEP) в ПГХСК, сохраненных с помощью CPA, была выше, чем при традиционной схеме. Тем не менее, клеточная субпопуляция гранулоцитарных/макрофагальных предшественников (ГМФ) существенно не отличалась. Эти результаты могут объяснить более быстрое восстановление кроветворения и иммунитета, наблюдаемое у пациентов, получавших лечение (Рисунок 8A-C).

Рисунок 1: Модели иерархии кроветворения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

(A) Жизнеспособность ПГГСК, сохраненных одноступенчатым методом с CPA, составила 91,29% (SD = 1,86), а консервированных методом жидкого азота составила 90,07% (SD = 1,64), p > 0,05 по отношению к одноэтапному методу криоконсервации и методу криоконсервации жидким азотом. (B) Коэффициент извлечения ПБДГСК, хранящихся с CPA, составил 89,38% (n = 6, SD = 1,87), что значительно выше, чем коэффициент восстановления 79,55% ПБДГСК, хранящихся с TCPA (n = 6, SD = 3,16), измеренный с помощью обнаружения AO/PI. (C) Жизнеспособность восстановления ПГБСК, сохраненных с помощью CPA, составила 88,20% (n = 6, SD = 2,72), что было значительно выше, чем жизнеспособность 73,05% ПБДГСК, сохраненных с помощью TCPA (n = 6, SD = 7,47), измеренная с помощью обнаружения Annexin V/PI после восстановления. P<0.01 (T-критерий) по CPA и TCPA. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 3: Структурный анализ PBHSC, сохраненных с помощью CPA и TCPA. (А) Структура микрофиламентов ПГГСК, включая группу свежих клеток, группу CPA, группу TCPA и положительную контрольную группу, визуализированную с помощью циклического пептида флуоресцентной ручки-призрака Alexa Fluor 488. (В) Структура микротрубочек ПГГСК, включая группу свежих клеток, группу CPA, группу TCPA и положительную контрольную группу, визуализируемую аналогами Таксола, меченными флуоресцентными группами в дальнем инфракрасном диапазоне. (C) Митохондриальная активность ПГГСК, меченных родамином 123 (включая группу свежих клеток, группу CPA, группу TCPA и положительную контрольную группу), определяли с помощью проточной цитометрии. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 4: Функциональный анализ PBHSC, сохраненных с помощью CPA и TCPA. Митохондриальная активность ПГХСК, включая группу свежих клеток, группу CPA, группу TCPA и положительную контрольную группу, обнаруженную с помощью проточной цитометрии. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 5: Тест на потенциал колониеобразования. Колониеобразующий потенциал ПХГСК, сохраненных с помощью ХПА, ТКСА, включая КОЕ-Э, БФУ-Э, КОЕ-ГМ и КОЕ-ГЭММ, по сравнению со свежими ПХГСК. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 6: Общее количество колоний. Общее количество колоний в группе свежих клеток составило 70,33 (n = 6, SD = 14,02), общее количество колоний в группе CPA — 65,33 (n = 6, SD = 8,07), а общее количество колоний в группе TCPA — 46,17 (n = 6, SD = 8,50). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 7: Оценка безопасности CPA с помощью испытаний на животных. Репрезентативные изображения, сделанные с 10-кратным разрешением, показаны в форматах A1-B2. (А, Б) Оценка сосудистого раздражения CPA у новозеландского кролика. А1 и В1 представляли собой патологоанатомические разрезы тканей отрицательной контрольной группы, подготовленные через 72 ч и 14 дней после последнего введения, соответственно. А2 и В2 представляли собой патологоанатомические разрезы тканей в группе ХПА, подготовленные через 72 ч и 14 дней после последнего введения, соответственно. (В) Мониторинг in vitro гемолиза эритроцитов кроликов. Пробирки с маркировкой a-e представляли группу CPA, пробирки с маркировкой f были отрицательной контрольной группой, а пробирки с маркировкой g были положительной контрольной группой. В группе КПА и отрицательной контрольной группе гемолиз не наблюдался, в то время как в группе положительного контроля гемолиз происходил. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 8: Анализ субпопуляций PBHSCs. (A) CLP, (B) MEP и (C) от 6 пациентов с сохраненными CPA и TCPA. (A) Средние коэффициенты CLP для CPA и TCPA составили 16,38% (n = 6, SD = 13,53) и 8,97% (n = 6, SD = 7,88), субпопуляция CLP в PBHSC, замороженных в CPA, была выше, чем в TCPA. p > 0,05 (Т-критерий) по отношению к CPA и TCPA. (B) Средние коэффициенты MEP для CPA и TCPA составили 61,07% (n = 6, SD = 12,85) и 55,4% (n = 6, SD = 11,37), субпопуляция MEP в PBHSC, замороженных в CPA, была выше, чем в TCPA. p > 0,05 (Т-критерий) по отношению к CPA и TCPA. (C) Средние коэффициенты GMP для CPA и TCPA составили 62,68% (n = 6, SD = 8,20) и 64,70% (n = 6, SD = 11,66), субпопуляция GMP в PBHSC, замороженных в CPA, была выше, чем в TCPA. p > 0,05 (Т-критерий) по отношению к CPA и TCPA. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
| Составляющие CPA | Коэффициент концентрации | Компоненты TCPA | Коэффициент концентрации |
| Диметилсульфоксид | 4% (v/v) | Диметилсульфоксид | 10% (v/v) |
| Человеческий альбумин | 5% (м/в) | Человеческий альбумин | 5% (м/в) |
| Глюкоза | 2% (м/в) | - | - |
| Декстран 40 | 2% (м/в) | - | - |
| Глицерофосфат натрия | 0,5% (м/в) | - | - |
Таблица 1: Компоненты и соотношение концентраций CPA и TCPA.
| Группа | Количество животных | Количество животных с разной степенью гиперчувствительности |
| Отрицательная | Слабо позитивный | Положительная | Сильный позитив | Чрезвычайно сильный позитив |
| Негативный контроль | 8 | 8 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Положительный контроль | 8 | 0 | 0 | 0 | 5 | 3 |
| CPA низкая дозировка | 8 | 8 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Высокая дозировка CPA | 8 | 8 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Таблица 2: Реакции гиперчувствительности у морских свинок после лечения ЦПА. В группе отрицательного контроля, группе с низкой дозой CPA и группе с высокой дозой CPA наблюдались негативные реакции гиперчувствительности. Напротив, у всех морских свинок в положительной контрольной группе наблюдались сильные положительные реакции гиперчувствительности, а у трех морских свинок наблюдалась анафилаксия.
| Группа | Нумерация | Дозировка при введении (мл) | Вес (г) |
| 0 ч | 24 ч | 48 ч | 72 ч |
| Негативный контроль | 1101 | 1.1 | 21.45 | 22.08 | 22.84 | 23.14 |
| 1102 | 1 | 20.17 | 20.98 | 21.49 | 22.29 |
| 1103 | 1 | 19.54 | 20.42 | 21.36 | 21.81 |
| 1104 | 1 | 18.67 | 19.38 | 20.25 | 21.21 |
| 1105 | 0.9 | 17.67 | 18.34 | 19.42 | 20.28 |
| Экспериментальная группа | 2106 | 1.1 | 21.42 | 21.97 | 22.35 | 23.02 |
| 2107 | 1 | 20.67 | 21.32 | 21.84 | 22.44 |
| 2108 | 1 | 19.12 | 20.22 | 21.24 | 22.55 |
| 2109 | 1 | 18.62 | 19.31 | 20.02 | 21.24 |
| 2110 | 0.9 | 17.57 | 18.83 | 19.41 | 20.28 |
Таблица 3: Сводка по весу мышей в эксперименте по острой токсичности. В группе отрицательного контроля и опытной группе не наблюдалось существенной потери массы тела после приема препарата. Масса всех подопытных животных постепенно увеличивалась в разумных пределах после обычного кормления в течение 24 ч, 48 ч и 72 ч после введения.
| Группа | Нумерация | Дозировка при введении (мл) | Время наблюдения |
| 4 ч | 24 ч | 48 ч | 72 ч |
| Негативный контроль | 1101 | 1.1 | - | - | - | - |
| 1102 | 1 | - | - | - | - |
| 1103 | 1 | - | - | - | - |
| 1104 | 1 | - | - | - | - |
| 1105 | 0.9 | - | - | - | - |
| Экспериментальная группа | 2106 | 1.1 | - | - | - | - |
| 2107 | 1 | - | - | - | - |
| 2108 | 1 | - | - | - | - |
| 2109 | 1 | - | - | - | - |
| 2110 | 0.9 | - | - | - | - |
Таблица 4: Наблюдение за острой системной токсичностью у мышей. В таблице, - означает отсутствие острых реакций системной токсичности. В отрицательной контрольной и опытной группах не наблюдалось острых реакций системной токсичности после приема в течение 4 ч, 24 ч, 48 ч и 72 ч после введения.
| Характеристика пациента | Наши исследования | Сообщается в литературе |
| N | 6 | 52 |
| Возраст | 53 (35-61) | 55 (21-66) |
| МИЛЛИМЕТР | 0 | 24 |
| HL | 2 | 23 |
| ОМЛ | 2 | 0 |
| CGHL/NHL | 1 | 0 |
| ПМБЛ/НХЛ | 1 | 0 |
| Другой тип заболевания | 0 | 5 |
| На основе лучевой терапии | 2 | 34 |
| На основе химиотерапии | 3 | 18 |
| Нет. трансплантированных CD34+ клеток (106 /кг) | 4.1 (2.9-5.4) | 6.5 (1.5-24.7) |
| ANC >0,5×109 /л восстановления (медиана дня, диапазон, аномальные данные были исключены) | 10 (8-11) | 11 (10-13) |
| PLT >20×109 /л восстановление (медиана дня, диапазон, аномальные данные были исключены) | 11 (9-16) | 12.5 (0-19) |
| Тошнота | 0 | 15 |
| Рвота | 0 | 4 |
| Головокружение | 0 | 1 |
| Любые осложнения | 0 | 20 |
Таблица 5: Статистика данных ТГСК. Особенности пациента и восстановление кроветворения после ТГСК.