CZ31206U1 - Prostředek pro uchování lidských nebo zvířecích buněk při velmi nízkých teplotách - Google Patents
Prostředek pro uchování lidských nebo zvířecích buněk při velmi nízkých teplotách Download PDFInfo
- Publication number
- CZ31206U1 CZ31206U1 CZ2017-33889U CZ201733889U CZ31206U1 CZ 31206 U1 CZ31206 U1 CZ 31206U1 CZ 201733889 U CZ201733889 U CZ 201733889U CZ 31206 U1 CZ31206 U1 CZ 31206U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- mmol
- solution
- trehalose
- cells
- cations
- Prior art date
Links
- 210000004102 animal cell Anatomy 0.000 title claims description 3
- 210000005260 human cell Anatomy 0.000 title claims description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 7
- HDTRYLNUVZCQOY-UHFFFAOYSA-N α-D-glucopyranosyl-α-D-glucopyranoside Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OC1C(O)C(O)C(O)C(CO)O1 HDTRYLNUVZCQOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 81
- HDTRYLNUVZCQOY-WSWWMNSNSA-N Trehalose Natural products O[C@@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O[C@@H]1O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 HDTRYLNUVZCQOY-WSWWMNSNSA-N 0.000 claims description 81
- HDTRYLNUVZCQOY-LIZSDCNHSA-N alpha,alpha-trehalose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@H]1O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 HDTRYLNUVZCQOY-LIZSDCNHSA-N 0.000 claims description 80
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 74
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims description 42
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 33
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 23
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 210000002901 mesenchymal stem cell Anatomy 0.000 claims description 9
- 101100283604 Caenorhabditis elegans pigk-1 gene Proteins 0.000 claims description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 4
- 229940074410 trehalose Drugs 0.000 description 49
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 19
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 19
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 17
- 210000000130 stem cell Anatomy 0.000 description 17
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 12
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 10
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 8
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 210000001185 bone marrow Anatomy 0.000 description 7
- 239000006285 cell suspension Substances 0.000 description 6
- 210000004271 bone marrow stromal cell Anatomy 0.000 description 5
- 239000008150 cryoprotective solution Substances 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- XJMOSONTPMZWPB-UHFFFAOYSA-M propidium iodide Chemical compound [I-].[I-].C12=CC(N)=CC=C2C2=CC=C(N)C=C2[N+](CCC[N+](C)(CC)CC)=C1C1=CC=CC=C1 XJMOSONTPMZWPB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 210000000577 adipose tissue Anatomy 0.000 description 3
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 3
- 238000005138 cryopreservation Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 3
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 3
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 3
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 3
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 3
- OCKGFTQIICXDQW-ZEQRLZLVSA-N 5-[(1r)-1-hydroxy-2-[4-[(2r)-2-hydroxy-2-(4-methyl-1-oxo-3h-2-benzofuran-5-yl)ethyl]piperazin-1-yl]ethyl]-4-methyl-3h-2-benzofuran-1-one Chemical compound C1=C2C(=O)OCC2=C(C)C([C@@H](O)CN2CCN(CC2)C[C@H](O)C2=CC=C3C(=O)OCC3=C2C)=C1 OCKGFTQIICXDQW-ZEQRLZLVSA-N 0.000 description 2
- 102000010834 Extracellular Matrix Proteins Human genes 0.000 description 2
- 108010037362 Extracellular Matrix Proteins Proteins 0.000 description 2
- CEAZRRDELHUEMR-URQXQFDESA-N Gentamicin Chemical compound O1[C@H](C(C)NC)CC[C@@H](N)[C@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O[C@@H]2[C@@H]([C@@H](NC)[C@@](C)(O)CO2)O)[C@H](N)C[C@@H]1N CEAZRRDELHUEMR-URQXQFDESA-N 0.000 description 2
- 229930182566 Gentamicin Natural products 0.000 description 2
- 108091006905 Human Serum Albumin Proteins 0.000 description 2
- 102000008100 Human Serum Albumin Human genes 0.000 description 2
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 2
- 229920000954 Polyglycolide Polymers 0.000 description 2
- 229920000331 Polyhydroxybutyrate Polymers 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 2
- 229960000074 biopharmaceutical Drugs 0.000 description 2
- 239000008366 buffered solution Substances 0.000 description 2
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 2
- 230000003833 cell viability Effects 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 210000002744 extracellular matrix Anatomy 0.000 description 2
- 210000004700 fetal blood Anatomy 0.000 description 2
- 229960002518 gentamicin Drugs 0.000 description 2
- -1 glucose disaccharide Chemical class 0.000 description 2
- 239000003978 infusion fluid Substances 0.000 description 2
- 239000007758 minimum essential medium Substances 0.000 description 2
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 210000005259 peripheral blood Anatomy 0.000 description 2
- 239000011886 peripheral blood Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 239000005015 poly(hydroxybutyrate) Substances 0.000 description 2
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 2
- 238000012342 propidium iodide staining Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N (2S,3S,4S,5R,6R)-6-[(2S,3R,4R,5S,6R)-3-Acetamido-2-[(2S,3S,4R,5R,6R)-6-[(2R,3R,4R,5S,6R)-3-acetamido-2,5-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-2-carboxy-4,5-dihydroxyoxan-3-yl]oxy-5-hydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-3,4,5-trihydroxyoxane-2-carboxylic acid Chemical compound CC(=O)N[C@H]1[C@H](O)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](O[C@H]3[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O3)C(O)=O)O)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)NC(C)=O)[C@@H](C(O)=O)O1 KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N 0.000 description 1
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 108010088751 Albumins Proteins 0.000 description 1
- 102000009027 Albumins Human genes 0.000 description 1
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 1
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 description 1
- 102000016938 Catalase Human genes 0.000 description 1
- 108010053835 Catalase Proteins 0.000 description 1
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 1
- 102000012422 Collagen Type I Human genes 0.000 description 1
- 108010022452 Collagen Type I Proteins 0.000 description 1
- 239000006145 Eagle's minimal essential medium Substances 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 102000003951 Erythropoietin Human genes 0.000 description 1
- 108090000394 Erythropoietin Proteins 0.000 description 1
- 102000009123 Fibrin Human genes 0.000 description 1
- 108010073385 Fibrin Proteins 0.000 description 1
- BWGVNKXGVNDBDI-UHFFFAOYSA-N Fibrin monomer Chemical compound CNC(=O)CNC(=O)CN BWGVNKXGVNDBDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 102100031573 Hematopoietic progenitor cell antigen CD34 Human genes 0.000 description 1
- HTTJABKRGRZYRN-UHFFFAOYSA-N Heparin Chemical compound OC1C(NC(=O)C)C(O)OC(COS(O)(=O)=O)C1OC1C(OS(O)(=O)=O)C(O)C(OC2C(C(OS(O)(=O)=O)C(OC3C(C(O)C(O)C(O3)C(O)=O)OS(O)(=O)=O)C(CO)O2)NS(O)(=O)=O)C(C(O)=O)O1 HTTJABKRGRZYRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 101000777663 Homo sapiens Hematopoietic progenitor cell antigen CD34 Proteins 0.000 description 1
- 102000004895 Lipoproteins Human genes 0.000 description 1
- 108090001030 Lipoproteins Proteins 0.000 description 1
- 241000124008 Mammalia Species 0.000 description 1
- 229920001410 Microfiber Polymers 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 210000004381 amniotic fluid Anatomy 0.000 description 1
- 230000002180 anti-stress Effects 0.000 description 1
- 229920000249 biocompatible polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000009583 bone marrow aspiration Methods 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229940045110 chitosan Drugs 0.000 description 1
- 229940096422 collagen type i Drugs 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 239000002577 cryoprotective agent Substances 0.000 description 1
- 231100000135 cytotoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 210000001671 embryonic stem cell Anatomy 0.000 description 1
- 210000002889 endothelial cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006911 enzymatic reaction Methods 0.000 description 1
- 229940105423 erythropoietin Drugs 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000012091 fetal bovine serum Substances 0.000 description 1
- 229950003499 fibrin Drugs 0.000 description 1
- 210000002950 fibroblast Anatomy 0.000 description 1
- 238000000684 flow cytometry Methods 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 229920000669 heparin Polymers 0.000 description 1
- 229960002897 heparin Drugs 0.000 description 1
- 229920002674 hyaluronan Polymers 0.000 description 1
- 229960003160 hyaluronic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 1
- 230000002631 hypothermal effect Effects 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000003834 intracellular effect Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000006166 lysate Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 239000003658 microfiber Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 210000005087 mononuclear cell Anatomy 0.000 description 1
- 229920005615 natural polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000001537 neural effect Effects 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 description 1
- 210000002826 placenta Anatomy 0.000 description 1
- 239000004632 polycaprolactone Substances 0.000 description 1
- 239000004633 polyglycolic acid Substances 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- OXCMYAYHXIHQOA-UHFFFAOYSA-N potassium;[2-butyl-5-chloro-3-[[4-[2-(1,2,4-triaza-3-azanidacyclopenta-1,4-dien-5-yl)phenyl]phenyl]methyl]imidazol-4-yl]methanol Chemical compound [K+].CCCCC1=NC(Cl)=C(CO)N1CC1=CC=C(C=2C(=CC=CC=2)C2=N[N-]N=N2)C=C1 OXCMYAYHXIHQOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003389 potentiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000011533 pre-incubation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 108010013480 succinylated gelatin Proteins 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 210000003954 umbilical cord Anatomy 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Description
Oblast techniky
Technické řešení se týká prostředku pro uchování lidských nebo zvířecích buněk při velmi nízkých teplotách.
Dosavadní stav techniky
Kmenové buňky jsou pro svůj multipotentní potenciál velmi ceněná frakce v biofarmaceutickém průmyslu. Jejich omezená životnost ex vivo je v současné době řešena jejich kiyoprezervací, tj. hlubokým zmražením na teplotu -18 °C až -196 °C. Hluboce zamražené kmenové buňky je možné kdykoliv v případě potřeby použít a jejich životnost je v takovém stavu prodloužena o několik let. Klíčovým krokem v celém procesu mražení kmenových buněk je roztok, ve kterém jsou buňky uloženy. Jeho složení je zásadní prd výsledné vlastnosti buněk po jejich rozmražení. Z hlediska biofarmaceutického průmyslu a současných pravidel pro použití buněk k terapeutickým účelům je žádoucí, aby rozmražené buňky bylo možné přímo aplikovat pacientovi bez dalších kroků promývání či centrifugace buněk. Tento fakt klade velké nároky především na složení roztoku s ohledem na bezpečnost jednotlivých komponent v roztoku obsažených. Pro kryoprezervaci buněk se běžně používá dimethylsulfoxid (DMSO), ethylen glykol či glycerol. Nevýhoda použití těchto kryoprotektivních látek je jejich nezanedbatelná cytoxicita a významné nežádoucí vedlejší účinky při podání pacientům. Proto jsou vyvíjeny kryoprotektivní roztoky, které jsou primárně založeny na použití netoxických složek při zachování kryoprezervačních vlastností.
Jako velmi potentní složka kryoprotektivních roztoků se ukazuje trehalóza. Trehalóza, disacharid glukózy, je syntetizována nižšími organizmy v případech, kdy jsou vystaveny stresu, chladu, vysokým teplotám nebo vysušení, je známa jako protistresový faktor. Trehalóza, na rozdíl od DMSO, neprochází buněčnou membránou a při mražení chrání buňky extracelulámě díky mírné dehydrataci buněk.
Dash a kolektiv testovali trehalózu (Curr Stem Cell Res Ther., 2008) pro mražení rybích embryonálních kmenových buněk. Přidaná trehalóza do kryoprotektivního roztoku obsahujícího DMSO zvýšila viabilitu rozmražených buněk.
Velmi pozitivní účinek 1M roztoku trehalózy na mražení kmenových CD34+ buněk izolovaných z periferní krve popisuje Martinetti (Biomed Rep., 2017).
Použití extracelulámí a také intracelulámí trehalózy v kryoroztoku příznivě ovlivňuje vitalitu rozmražených kmenových buněk izolovaných z pupečníkové krve (Motta a kol., Cryobiology, 2014).
Campbell a kolektiv popisuje (Cryobiology, 2012) výhodné použití 0,2 až 0,4M roztoku trehalózy v kombinaci s uhličitanem sodným a kultivačním médiem EMEM (Eagle’s Minimum Essential Medium) pro mražení hovězích endotheliálních buněk.
Velice výhodná se ukazuje 24 hodinová preinkubace buněk s trehalózou před samotným procesem mražení. Výhodu preinkubace buněk 200mM roztokem trehalózy také popisuje Petrenko a kol. (Cryo Letters. 2014).
Patentová přihláška CN105961374 popisuje kryoprotektivní roztok pro uchování mesenchymálních kmenových buněk. Tento roztok obsahuje zejména polyethylen glykol a albumin, přičemž jako jednu ze složek obsahuje i trehalózu.
Přihláška CN105494317 popisuje zamražení kmenových buněk izolovaných z tukové tkáně v roztoku obsahujícím zejména lipoprotein, trehalózu a glycerin.
Patentová přihláška CN104012519 popisuje výhodnou kombinaci trehalózy a erytropoietinu v kryoprotektivním roztoku.
Patentová přihláška US2011008300 popisuje výhodné použití roztoku s obsahem trehalózy a glycerinu pro kryoprezervaci tukové tkáně.
-1 CZ 31206 Ul
Patentová přihláška KR20140046690 popisuje mražení prasečích spermatogonálních buněk v roztoku obsahujícím 200mM trehalózy, fetální hovězí sérum. DMSO a kultivační médium Alpha MEM (Alpha Modification of Eagle’s Minimum Essential Media).
Obdobně, přihláška CN102578077 je zaměřena na problematiku mražení mesenchymálních kmenových buněk v kryoroztoku obsahujícím DMSO, trehalózu a další komponenty. Kryoroztok je použit bez obsahu séra.
Korejský patent KR20120078094 popisuje výhodnou kombinaci DMSO, trehalózy, katalasy akaspasového inhibitoru zVAD-fmk pro mražení kmenových buněk izolovaných z plodové vody.
Roztok obsahující trehalózu a další farmaceuticky použitelné ingredience je popsán v české patentové přihlášce PV 2016-284. Přihláška popisuje hypothermické skladování buněk v tomto roztoku při teplotě snížené až na -4 °C.
Dosud známá řešení neumožňují hluboké zmražení za použití farmaceuticky nekompatibilních složek, což výrazně v klinické praxi znemožňuje bezprostřední využití takových roztoků po rozmražení.
Podstata technického řešení
Výše uvedené nedostatky odstraňuje prostředek pro uchování kmenových buněk při velmi nízkých teplotách, který je tvořen vodným roztokem trehalózy, který obsahuje disacharid trehalózu v množství 60 až 900 mmol/1, s výhodou 200 až 900 mmol/1 a nejvýhodněji 300 až 900 mmol/1.
Roztok se může skládat pouze z vody a trehalózy v množství 60 až 900 mmol//l, přičemž pH roztoku může být, v závislosti na použité vodě, 7 až 8, zpravidla však je hodnota pH 7,1 až 7,6.
Ve výhodném provedení roztok sestává z pufrovaného vodného roztoku trehalózy, který obsahuje jednoduché soli pro tlumení výkyvů pH, přičemž pH roztoku je 7,1 až 7,6, a přičemž celková osmolarita roztoku není vyšší než 900 mosmol/1. Osmolaritou se v této přihlášce rozumí osmolarita vypočtená způsobem v této oblasti techniky obvyklým, nebo, v případě že by byla vyšší než vypočtená, osmolarita změřená.
Tento roztok s výhodou obsahuje jako nezbytné složky kationty K+ v množství 20 až 50 mmol//l, kationty Na+ v množství 20 až 80 mmol/1, anionty Cl množství 0,5 až 40 mmol/1, anionty PO43' a/nebo HPO42’ a/nebo H2PO4' v celkovém množství 20 až 65 mmol/1, a trehalózu v množství minimálně 60 mmol/1, s výhodou minimálně 200 mmol/1, ještě výhodněji minimálně 300 mmol/1. Horní mez obsahu trehalózy je určena tím, že celková osmolarita roztoku nemá být vyšší než 900 mosmol/1. Horní mez obsahu trehalózy v pufrovaném roztoku je tedy o množství disociovaných solí nižší než 900 mosmol/1. Koncentrace uvedených složek jsou v rámci uvedeného rozmezí voleny tak, aby hodnota pH roztoku byla 7,1 až 7,6. V nejjednodušším provedení technického řešení nemusí prostředek obsahovat žádné další záměrně přidávané složky. V každém případě, optimální celková osmolarita roztoku není vyšší než 900 mosmol/1.
V dalších provedeních technického řešení roztok dále může obsahovat kationty Mg2+ a/nebo Ca2+ v celkovém množství 0 až 2 mmol//l a anionty SO42’ a/nebo HSO4 v celkovém množství 0 až 2 mmol/1. Jestliže jsou kationty Mg2+ a/nebo Ca2+ přítomny jako záměrně přidaná složka, jsou v roztoku obsaženy v celkovém množství 0,1 až 2 mmol//l. Jestliže jsou anionty SO42' a/nebo HSO4 přítomny jako záměrně přidaná složka, jsou v roztoku obsaženy v celkovém množství 0,5 až 2 mmol/1.
Ve výhodném provedení technického řešení roztok obsahuje kationty K+ v množství 28 až 32 mmol/1, kationty Na+ v množství 20 až 50 mmol/1, kationty Mg2+ a/nebo Ca2+ v celkovém množství 0,4 až 1,2 mmol/1, anionty Cl v množství 0,5 až 20 mmol/1, anionty PO43' a/nebo HPO42 a/nebo H2PO4' v celkovém množství 40 až 50 mmol/1, anionty SO42 a/nebo HSO4 v celkovém množství 0,9 až 1,2 mmol/1.
Ve zvláště výhodných provedeních technického řešení roztok obsahuje trehalózu v množství 200 až 400 mmol/1.
-2CZ 31206 Ul
Zvláště výhodné je, když vodný roztok neobsahuje vedle kationtů K+, kationtů Na+, kationtů Mg2+ a/nebo Ca2+, aniontů CF, aniontů PO43' a/nebo HPO42' a/nebo H2PO4’, aniontů SO4 2' a/nebo HSO4’ a trehalózy žádné další záměrně přidané složky. Samozřejmě nelze vyloučit, že v roztoku jsou stopová množství látek, jejichž přítomnost je podmíněna výrobou nebo jinak náhodná.
Konkrétněji, prostředek podle technického řešení je určen k uskladnění buněk při nízkých a velmi nízkých teplotách od -5 °C až do -273 °C. Prostředek podle technického řešení je zvláště vhodný k uskladnění kmenových buněk při teplotách od -18 °C do -196 °C, s výhodou -60 °C až -196 °C, nej častěji -80 °C až -196 °C. Režim mražení prostředku podle technického řešení může mít různý průběh. Může být použito programovatelných mrazicích jednotek (např. IceCube; SY-LAB) či dalších teplotně optimalizovaných zařízení: Mr. Frosty™ (Thermo Fisher Scientific) či CoolCell® (BioCision). S výhodou lze suspenzi buněk v prostředku dle technického řešení mrazit také přímým uložením vzorku do par tekutého dusíku. Tekutý dusík či jeho páry jsou z pohledu mražení i uskladnění vzorku nej vhodnější.
Prostředek podle technického řešení se skládá z farmaceuticky přijatelných sloučenin a může být použit přímo k aplikaci kmenových buněk, které jsou v něm zmraženy. Po rozmražení kmenových buněk je zajištěna jejich dostatečná životaschopnost.
Prostředek podle technického řešení je určen zejména pro mrazové uchování mezenchymálních kmenových buněk získaných z kostní dřeně, tukové tkáně, periferní krve nebo z extraembryonálních tkání (placenta, pupečník, pupečníková krev) nebo embryonálních, nervových, indukovaných nebo limbálních kmenových buněk savců včetně člověka. Může sloužit také k uchování kmenových buněk uchycených na biologickém nosiči. Z podstaty samotného technického řešení, tedy osmotický vliv roztoku na buňky před zmražením vč. stabilizace buněčné membrány, je možné očekávat pozitivní vliv roztoku také na jiné buněčné typy.
Kmenové buňky uchované v prostředku podle technického řešení mohou být po rozmražení aplikovány bez nutnosti odmytí tohoto prostředku přímo pacientovi zejména intravenózně, intraarteriálně, intramuskulámě, subkutánně, subkunjunktiviálně nebo intratekálně, a to buď samostatně, nebo s nosičem.
Nosičem kmenových buněk může být biodegradabilní i nedegradabilní materiál. Nosičem mohou být funkční biomateriály. Může se jednat o syntetické biokompatibilní polymery (kyselina polylaktidová PLA, kyselina polyglykolová PGA, polyethylenglykol PEG, polykaprolakton PCL, polyhydroxybutyrát PHB a další), přírodní polymery a polysacharidy (kolagen typu I, hyaluronová kyselina, fibrin, chitosan, celulóza, škrob a další) nebo extracelulámí matrice (ECM) ve formě hydrogelu, nanovláken nebo mikrovláken. Alternativně se pro aplikace, které počítají s nosičem, mohou kultivace kmenových buněk provádět v přítomnosti těchto nosičů a společně uchovávat a aplikovat v prostředku podle technického řešení.
Vhodný roztok trehalózy o koncentraci trehalózy v množství 60 až 900 mmol/1, s výhodou 300 až 900 mmol/1, je možné použít k dlouhodobému uskladnění hluboce zmražených mezenchymálních kmenových buněk. Hlubokým zmražením se rozumí zmražení na velmi nízké teploty od -18 °C do -196 °C. Nižší teploty jsou také možné, i když méně praktické. Dlouhodobým uskladněním se rozumí uskladnění po dobu více než tří dnů, ale i několika týdnů nebo měsíců, například až pěti let.
Pufrovaný vodný roztok trehalózy, obsahující trehalózu v množství 200 až 400 mmol/1, kationty K+ v množství 28 až 32 mmol/1, kationty Na+ v množství 20 až 50 mmol/1, kationty Mg2+ a/nebo Ca2+ v celkovém množství 0,4 až 1,2 mmol/1, anionty CF v množství 0,5 až 20 mmol/1, anionty PO43' a/nebo HPO42' a/nebo Η2ΡΟ4' v celkovém množství 40 až 50 mmol/1, anionty SO4 2' a/nebo HSO4' v celkovém množství 0,9 až 1,2 mmol/1, je možné použít zejména k dlouhodobému uskladnění hluboce zmražených mezenchymálních kmenových buněk.
-3CZ 31206 Ul
Příklady uskutečnění technického řešení
Příklad 1: Izolace a kultivace MSCs z kostní dřeně (BM-MSCs)
Aspirace kostní dřeně byla provedena trepanobioptickou jehlou, která je součástí odběrového setu obsahujícího fyziologický roztok s heparinem a gentamicinem. Po transportu kostní dřeně do prostor pro sterilní zpracování biologického materiálu byl vzorek smíchán s infíizním roztokem Geloíusinu. Množství přidaného Gelofusinu odpovídalo 25 % objemu kostní dřeně. Směs sedimentovala 10 až 30 minut a poté byla odebrána vrstva prstence mononukleámích buněk. V odebrané vrstvě buněk byla analyzována buněčnost směsi hematologickým analyzátorem. Do každé z připravených kultivačních lahví o ploše 75 cm2 bylo přidáno 10 ml kompletního kultivačního média (médium Alpha MEM Eagle obsahující 5% lidský destičkový lyzát a gentamicin) a definované množství suspenze izolovaných buněk (5 až 10 milionů jaderných buněk) pro nasazení primokultury. Kultivace buněk probíhala pri teplotě 37 ± 0,5 °C a 5 % CO2. V průběhu kultivace buněk probíhala průběžná výměna kompletního kultivačního média s případným oplachem buněk pomocí 10 ml pufru PBS na jednu kultivační láhev. Dle množství rostoucích buněk probíhalo jejich pasážování, tedy řízené enzymatické odloučení adherujících buněk a jejich přenesení na větší kultivační plochu. Tento proces vždy začal optickou kontrolou kultury pod mikroskopem; optimální pro růst kultury bylo dosažení 80 až 90% pokrytí buněk kultivačního dna. Pro pasážování bylo nutné odsátí kultivačního média, oplach kultury 10 ml pufru PBS a přidání 1 ml roztoku enzymu TrypLE Selecí CTS. Kultivační lahve byly cca 4 minuty inknbovány při 37 ± 0,5 °C. Správný průběh enzymatické reakce byl kontrolován pod mikroskopem. Pokud se buňky pohybovaly s proudící kapalinou po poklepání kultivační lahve, byl do každé lahve přidán 1 ml iníuzního roztoku 20% HSA (lidský sérový albumin) a 6 ml pufru PBS. Tato směs byla promíchána jemným nasátím a vysátím z pipety a byla převedena do centrifugační zkumavky a centrifugována (230 g, 5 minut). Peleta buněk byla resuspendována v kompletním kultivačním médiu a suspenze buněk rozdělena na požadované množství kultivačních lahví. Třetím pasážováním buněk bylo dosaženo finální suspenze buněk. Ta byla navíc ještě jednou promyta pufrem PBS a centrifugována (230 g, 5 minut). Pro vytvoření přípravku podle provedení technického řešení byla peleta získaná výše uvedeným postupem resuspendována v roztoku přípravku uvedeném v příkladu 2A (s 250 mM trehalózou, který je dále označován TR-250), 2B (s 300 mM trehalózou, označovaném TR-300), 2C (s 350 mM trehalózou, označovaném TR-350), 2D (s 400 mM trehalózou, označovaném TR-400) a 2E (pouze vodný roztok s 400 mM trehalózou označovaném TRH-400). Značkou mM nebo také mmol/1 je označován počet milimolů v litru roztoku.
Obsah zmražených kmenových buněk byl zpravidla 5 x 105 až 1 x 107 MSCs/ml. Takto připravená suspenze buněk byla průběžně míchána lehkým protřepáním po dobu nejméně deseti minut při pokojové teplotě. Zároveň byla stanovena viabilita vstupní suspenze buněk. Následně byla suspenze (TR-250 a TR-300) uložena do mrazáku o teplotě -70 °C v mrazicím zařízení CoolCell® (BioCision). Paralelně byly vzorky uloženy přímo do teploty -70 °C či do -196 °C na dobu 24 hodin (tabulka 1). V tabulce 2 jsou uvedeny hodnoty viability buněk zmražených pouhým uložením do teploty -196 °C, nicméně buňky jsou v suspenzi v různých roztocích (TR-350, TR400 a TRH-400). Následně byly všechny vzorky uloženy do Dewarovy nádoby obsahující tekutý dusík. Po jejich rozmražení ve vodní lázni pri 37 °C byly vzorky testovány dle příkladu 3.
Příklad 2: Možné přípravy 100 ml roztoku podle technického řešení
Příklad 2A. Příprava roztoku podle technického řešení s 250 mM trehalózou (TR-250)
Navážíme 0,408 g KH2PO4 a 0,213 g Na2HPO4, rozpustíme v 20 ml destilované vody; navážíme 0,007 g CaCl2 x 2H2O a rozpustíme v 10 ml destilované vody; navážíme 0,012 g MgSO4 a rozpustíme v 10 ml destilované vody. Takto připravené roztoky smícháme a upravíme pH na hodnotu 7,4. Poté ve směsi rozpustíme 9,45 g trehalózy a konečný objem upravíme destilovanou vodou na 100 ml. Výsledná osmolarita roztoku je 358 mosmol/1.
-4CZ 31206 Ul
Příklad 2B. Příprava roztoku podle technického řešení s 300 mM trehalózou (TR-300)
Navážíme 0,408 g KH2PO4 a 0,213 g Na2HPO4, rozpustíme v 20 ml destilované vody; navážíme 0,007 g CaCl2 x 2H2O a rozpustíme v 10 ml destilované vody; navážíme 0,012 g MgSO4 a rozpustíme v 10 ml destilované vody. Takto připravené roztoky smícháme a upravíme pH na hodnotu 7,4. Poté ve směsi rozpustíme 11,34 g trehalózy a konečný objem upravíme destilovanou vodou na 100 ml. Výsledná osmolarita roztoku je 408 mosmol/1.
Příklad 2C. Příprava roztoku podle technického řešení s 350 mM trehalózou (TR-350)
Navážíme 0,408 g KH2PO4 a 0,213 g Na2HPO4, rozpustíme v 20 ml destilované vody, navážíme 0,007 g CaCl2 x 2H2O a rozpustíme v 10 ml destilované vody; navážíme 0,012 g MgSO4 a rozpustíme v 10 ml destilované vody. Takto připravené roztoky smícháme a upravíme pH na hodnotu 7,4. Poté ve směsi rozpustíme 13,23 g trehalózy a konečný objem upravíme destilovanou vodou na 100 ml. Výsledná osmolarita roztoku je 458 mosmol/1.
Příklad 2D. Příprava roztoku podle technického řešení s 400 mM trehalózou (TR-400)
Navážíme 0,408 g KH2PO4 a 0,213 g Na2HPO4, rozpustíme v 20 ml destilované vody; navážíme 0,007 g CaCl2 x 2H2O a rozpustíme v 10 ml destilované vody; navážíme 0,012 g MgSO4 a rozpustíme v 10 ml destilované vody. Takto připravené roztoky smícháme a upravíme pH na hodnotu 7,4. Poté ve směsi rozpustíme 15,12 g trehalózy a konečný objem upravíme destilovanou vodou na 100 ml. Výsledná osmolarita roztoku je 508 mosmol/1.
Příklad 2E. Příprava vodného nepufrovaného roztoku podle technického řešení s 400 mM trehalózou (TRH-400)
Navážíme a rozpustíme 15,12 g trehalózy a konečný objem upravíme destilovanou vodou na 100 ml. Výsledná osmolarita roztoku je 400 mosmol/1.
Příklad 3: Životaschopnost BM-MSCs po jejich zmražení a následném rozmražení (uskladnění v tekutém dusíku)
Byla hodnocena životaschopnost MSCs izolovaných z lidské kostní dřeně uchovaných v roztoku TR-250, TR-300, TR-350, TR-400 a TRH-400 ihned po jejich rozmražení. Nejprve byla suspenze barvena propidium jodidem a viabilita buněk stanovena metodou průtokové cytometrie. Viabilita stanovená barvením propidium jodidem odráží životaschopnost jednotlivých buněk v suspenzi. Propidium jodid je látka, která neprostupuje membránou živých buněk. U poškozených a neživotaschopných buněk se propidium jodid váže na DNA. Životaschopnost BM-MSCs sledovaná barvením propidium jodidem bezprostředně po rozmražení dosahovala více než 50 % u vzorků zmražených šokovým uložením do -70 °C či do -196 °C (tabulka 1). Nejvhodnější se ukazuje právě přímé uložení suspense buněk v prostředku dle technického řešení do -70 °C či -196 °C v roztoku TR-250 i TR-300 (tabulka 1). Nejlepších výsledků bylo ovšem dosaženo při použití roztoku TR-400 s nejvyšší koncentrací trehalózy. Ten chrání buňky před poškozením mrazem nejvíce, viabilita buněk se po rozmražení pohybuje nad 60 % (tabulka 2).
-5CZ 31206 Ul
Tabulka 1 - MSCs z kostní dřeně, viabilita buněk v roztoku TR-250 a TR-300 v různých režimech mražení
Tabulka 2 - MSCs z kostní dřeně, viabilita buněk uložených přímo do -196 °C v různých roztocích dle technického řešení
Rozmražené buňky byly paralelně také testovány pomocí následné kultivace a byla sledována jejich schopnost adherence na kultivační plastik a jejich morfologické vlastnosti. Základní vlastností mesenchymálních kmenových buněk je jejich schopnost adherence na kultivační plastik. Z morfologického hlediska mají životaschopné mesenchymální kmenové buňky protáhlý fibroblastový tvar. Bylo vysazeno stejné objemové množství buněk odpovídající počtu 100 000 buněk ío v čerstvém stavu na 24 jamkovou kultivační desku. Po 48 hodinách byly buňky hodnoceny pod mikroskopem. Nejvyšší míra adheze byla pozorována u suspenze buněk mražených přímým uložením do -70 °C či -196 °C v roztoku dle technického řešení (TR-250, TR-300, TR-350 a TR400). Všechny adherované buňky odpovídaly morfologii mesenchymálních kmenových buněk.
Tato pozorování jsou v souladu s pozorováním při detekci viability pomocí propidium jodidu.
Orientačními pokusy bylo zjištěno, že obsah trehalózy může být i vyšší než 400 mmol/1, avšak její účinek se již nijak významně nezvyšuje, přičemž při celkové osmolaritě vyšší než 900 již je roztok farmaceuticky nevhodný, a naopak obsah trehalózy nižší než 60 mmol/1 nemá již pozorovatelný vliv.
Claims (6)
- 2o 1. Prostředek pro uchování lidských nebo zvířecích buněk při velmi nízkých teplotách, vyznačující se tím, že je tvořen vodným roztokem trehalózy, který obsahuje trehalózu v množství 60 až 900 mmol/1, přičemž roztok může dále obsahovat kationty K+ v množství-6CZ 31206 Ul0 až 50 mmol/1, kationty Na+ v množství 0 až 80 mmol/1, anionty Cl· v množství 0 až 40 mmol/1, anionty PO43 a/nebo HPO42' a/nebo H2PO4 v celkovém množství 0 až 65 mmol/1, kationty Mg2+ a/nebo Ca2+ v celkovém množství 0 až 2 mmol/1, anionty SO42' a/nebo HSO4 v celkovém množství 0 až 2 mmol/1, přičemž pH roztoku je 7,1 až 7,6, a přičemž celková osmolarita roztoku není vyšší než 900 mosmol/1.2. Prostředek podle nároku 1, vyznačující se tím, že roztok sestává výlučně z trehalózy, vody a popřípadě stopových množství doprovodných rozpuštěných látek.
- 3. Prostředek podle nároku 1, vyznačující se tím, že roztok obsahuje kationty K+ v množství 20 až 50 mmol/1, kationty Na+ v množství 20 až 80 mmol/1, anionty Cl' v množství 0,5 až 40 mmol/1, anionty PO43' a/nebo HPO42' a/nebo H2PO4' v celkovém množství 20 až 65 mmol/1.
- 4. Prostředek podle nároku 3, vyznačující se tím, že roztok obsahuje kationty Mg2+ a/nebo Ca2+ v celkovém množství 0,1 až 2 mmol/1, anionty SO42' a/nebo HSO4' v celkovém množství 0,5 až 2 mmol/1.
- 5. Prostředek podle nároku 1, vyznačující se tím, že roztok obsahuje trehalózu v množství 200 až 400 mmol/1, kationty K+ v množství 28 až 32 mmol/1, kationty Na+ v množství 20 až 50 mmol/1, kationty Mg2+ a/nebo Ca2+ v celkovém množství 0,4 až 1,2 mmol/1, anionty CT v množství 0,5 až 20 mmol/1, anionty PO43 a/nebo HPO42' a/nebo H2PO4' v celkovém množství 40 až 50 mmol/1, anionty SO42' a/nebo HSO4 v celkovém množství 0,9 až 1,2 mmol/1.
- 6. Prostředek podle některého z nároků 1 nebo 3 až 5, vyznačující se tím, že roztok sestává výlučně z trehalózy, vody, alespoň některého kationtu ze skupiny kationtů K+, Na+, Ca2+, Mg2+ a alespoň některého aniontu ze skupiny aniontů Cl', PO43', HPO42', H2PO4', SO42', HSO4', a popřípadě stopových množství doprovodných rozpuštěných látek.
- 7. Prostředek podle nároku 5 nebo 6, vyznačující se tím, že uchovávané buňky jsou mezenchymální kmenové buňky.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2017-33889U CZ31206U1 (cs) | 2017-07-07 | 2017-07-07 | Prostředek pro uchování lidských nebo zvířecích buněk při velmi nízkých teplotách |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2017-33889U CZ31206U1 (cs) | 2017-07-07 | 2017-07-07 | Prostředek pro uchování lidských nebo zvířecích buněk při velmi nízkých teplotách |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ31206U1 true CZ31206U1 (cs) | 2017-11-21 |
Family
ID=60410169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2017-33889U CZ31206U1 (cs) | 2017-07-07 | 2017-07-07 | Prostředek pro uchování lidských nebo zvířecích buněk při velmi nízkých teplotách |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ31206U1 (cs) |
-
2017
- 2017-07-07 CZ CZ2017-33889U patent/CZ31206U1/cs not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2663793C2 (ru) | Содержащий трегалозу и декстран раствор для трансплантации клеток млекопитающих | |
| KR102253850B1 (ko) | 포유동물 세포 동결 보존액 | |
| AU2019341538B2 (en) | Method for obtaining an enriched population of functional mesenchymal stem cells, cells obtained thereof and compositions comprising the same | |
| CN104145943A (zh) | 一种人脐带华通氏胶组织的冻存保护液及其制备与应用 | |
| CA2719806A1 (en) | Method, system, and apparatus for hypothermic collection, storage, transport and banking of birth tissue | |
| TWI837281B (zh) | 細胞冷凍保存液及細胞的漸凍方法 | |
| ES2998510T3 (en) | Solution for the preservation, transport and application of stem cells | |
| KR20210045443A (ko) | 아카보즈 또는 스타키오스를 포함하는 포유동물 세포 보존용 액 | |
| CZ2017396A3 (cs) | Prostředek pro uchování lidských nebo zvířecích buněk při velmi nízkých teplotách a jeho použití | |
| CZ31206U1 (cs) | Prostředek pro uchování lidských nebo zvířecích buněk při velmi nízkých teplotách | |
| CZ30270U1 (cs) | Prostředek pro uchování, transport a aplikaci kmenových buněk | |
| CZ2018116A3 (cs) | Způsob uchování živočišných buněk | |
| WO2024149047A1 (zh) | 一种基于液液凝聚相的冷冻保存液及其制备方法与应用 | |
| Marquez-Curtis et al. | Cryopreservation of mesenchymal stromal cells 2 derived from various tissues 3 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20171121 |
|
| ND1K | First or second extension of term of utility model |
Effective date: 20210630 |
|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20240707 |