Hier presenteren we een nieuwe klinische rang isolatie en cultuur methode voor nieren gerelateerde stromale cellen (kPSCs) op basis van hele orgel perfusie met spijsverteringsenzymen en NG2-cel verrijking. Met deze methode is het mogelijk om het verwerven van voldoende cel nummers voor cellulaire therapie.
Mesenchymale stromale cellen (MSCs) zijn homeostatische en immuun f weefselcellen die hebben gunstige effecten aangetoond in nierziekten en -transplantatie. Gerelateerde stromale cellen (PSC) bepaalde karakteristieken gemeen met beenmerg MSCs (bmMSCs). Echter bezitten ze ook, waarschijnlijk als gevolg van lokale inprenting, weefsel-specifieke eigenschappen en spelen een rol in de homeostase van het lokale weefsel. De specificiteit van dit weefsel kan resulteren in specifieke reparatie van weefsel, ook binnen de menselijke nieren. Eerder toonden wij dat menselijke nieren PSC’s (kPSCs) nier epitheliale wond genezing overwegende dat bmMSCs heb niet dit potentieel hebben versterkt. Bovendien kunnen kPSCs nier schade in vivoverzachten. KPSCs vormen dus een interessante bron voor celtherapie, met name voor nierziekten en niertransplantatie. Hier laten we de gedetailleerde isolatie en cultuur methode voor kPSCs van transplantatie-grade menselijke nieren gebaseerd op geheel-orgel perfusie van spijsverteringsenzymen via de renale slagader en een verrijking voor de gerelateerde marker NG2. Op deze manier kunnen grote cel hoeveelheden worden verkregen die geschikt voor cellulaire therapie zijn.
Mesenchymale stromale cellen (MSCs) zijn f immuuncellen die oorspronkelijk geïsoleerd uit het beenmerg werden. Ze worden gekenmerkt door hun vorm van morfologie, mogelijkheid om te differentiëren in vet, been en kraakbeen en de naleving van de kunststof spindel. MSCs express de stromale markers CD73, CD90, CD105 terwijl negatief voor de markeringen CD31 en CD451,2,3. MSCs zijn een veelbelovende kandidaat voor celtherapie vanwege hun weefsel homeostatische en immunomodulerende capaciteiten. bmMSCs zijn momenteel bestudeerd wordt in klinische proeven voor verschillende ziekten, zoals nierziekten en niertransplantatie als herzien elders4.
Eerder werd aangetoond dat gerelateerde cellen van verscheidene verschillende solide organen, met inbegrip van vetweefsel, placenta en skeletspieren kenmerken met MSCs9delen. Deze cellen vertonen echter ook weefsel-specifieke functies die in organotypic reparatie10 resulteren kunnen. Menselijke myocardiale gerelateerde cellen, bijvoorbeeld, angiogenic reacties na hypoxie gestimuleerd en gedifferentieerde in cardiomyocytes, terwijl gerelateerde cellen geïsoleerd van andere weefsels bleek niet dat deze potentieel11.
Gerelateerde stromale cellen kunnen ook worden geïsoleerd van de muis12,13,14 en menselijke nieren15,16. Wij uitgebreid gekenmerkt kPSCs en ten opzichte van deze bmMSCs. We vonden dat kPSCs, vergelijkbaar met bmMSCs, hebben van immunosuppressieve capaciteiten en vasculaire plexus vorming kunnen ondersteunen. Echter, er zijn weefsel specifieke verschillen tussen de celtypes, als kPSCs toonden een organotypic transcriptionele expressie handtekening, met inbegrip van de nefrogene transcriptiefactoren, HoxD10 en HoxD11. kPSCs, in tegenstelling tot bmMSCs, niet myofibroblast transformatie na stimulatie met TGF-β ondergaan en waren niet in staat om te differentiëren in adipocytes. Bovendien versneld kPSCs epitheliale integriteit in een nier buisvormige epitheliale wond kras assay, een verschijnsel dat niet met bmMSCs werd waargenomen. Deze verbeterde wond reparatie was gemedieerde via hepatocyte groeifactor vrijmaking. Bovendien verbeterd kPSCs nier schade in een muismodel van acute nier schade15. Daarom kPSCs lijken te hebben van de superieure renale reparatie capaciteiten en een interessante nieuwe bron voor celtherapie in nierziekten.
Om te kunnen kPSCs voor cel therapie doeleinden gebruiken, moeten kPSCs worden afgezonderd in een klinische rang wijze met klinische rang enzymen en protocollen. Bovendien, om te kunnen behandelen verschillende patiënten met kPSCs van 1 donor, voldoende cel nummers moeten worden verkregen. Hier laten we in detail, de klinische rang isolatie procedure van kPSCs van hele transplantatie rang nieren, levert voldoende aantallen cellen worden gebruikt voor klinische cellulaire therapie.
Gerelateerde cellen werden geïsoleerd van vele verschillende menselijke solide organen, met inbegrip van de nier9,15,16, alvleesklier, vet en kraakbeen. De meeste methoden, zijn echter gebaseerd op kleine monsters van weefsel, dat zijn ontleed en daarna behandeld met spijsverteringsenzymen. Bovendien, dit is meestal niet uitgevoerd met klinische grade producten. Dit maakt deze strategieën minder geschikt voor directe klinische vertaling indien grote hoeveelheden van klinische-grade cellen noodzakelijk zijn.
Hier laten we een methode van de roman isolatie van menselijke kPSCs voor hele organen gebaseerd op perfusie met klinische rang enzymen en materialen. Het protocol is aangepast van het protocol van de isolatie van klinische eilandjes van Langerhans die momenteel in gebruik voor klinische toepassing in onze center-18.
Dit is de eerste klinische rang methode indien grote hoeveelheden van kPSCs kunnen worden bereikt. De variabiliteit in cel opbrengst is grotendeels donor afhankelijk. Echter, wanneer het rendement van de cel dat we momenteel van een fractie van de ruwe celsuspensie van drie verschillende donoren verkrijgen is geëxtrapoleerd, in theorie, een gemiddelde opbrengst van 2,7 x 1012 kPSCs per donor kan worden bereikt. Zoals MSC therapie meestal uit 2 cel infusies met 1-2 x 106 cellen/kg lichaam gewicht4 bestaat, wordt deze cel nummers volstaan voor allogene behandeling van verschillende patiënten.
Een cruciale stap in de isolatie-procedure is de duur van collagenase spijsvertering. Wanneer de spijsvertering-periode te kort is, blijft grote bosjes van weefsel, die moeilijker te cultuur zal worden. Wanneer de perfusie-periode lang is, kan toegenomen celdood worden waargenomen. Daarom, zodra de nier begint te zacht en het vocht minder transparant worden, de nier voorzichtig moet worden gemasseerd en de collagenase behandeling moet worden gestopt.
Een andere belangrijke stap is de cultuur van de cellen na NG2 cel verrijking. Soms na de NG2 cel verrijking start de gerelateerde cellen niet beginnen te groeien in 3D structuren te vermenigvuldigen. In dit geval, wanneer de cellen trypsinized en reseeded, zal de cellen meestal beginnen te groeien in enkelgelaagde cultuur.
Als grondstof, werden menselijk transplantatie rang nieren verwijderd voornamelijk omwille van de chirurgische gebruikt. Dit zijn de functionele organen zonder grote fibrose. Wij erkennen dat dit een beperking zou kunnen zijn, aangezien dit een relatief zeldzame is en moeilijk te verkrijgen van orgel bron. Transplanteren nieren zou kunnen zijn een andere bron; echter, afhankelijk van de reden van uitname van de nieren, deze nieren bevatten meer fibrose en dus myofibroblasts, en daarom moet worden gezorgd aangezien myofibroblasts zou kunnen worden geïsoleerd en in plaats van gerelateerde cellen gekweekt.
Zoals de kPSCs geïsoleerd met deze show protocol organo-typisch eigenschappen met nier epitheliale wond genezing capaciteiten15, celtherapie met kPSCs in nierziekten en transplantatie zou een interessante toekomstige toepassing. Voor dit doel zijn er verschillende strategieën van cel/levering van het product. De eerste strategie is IV infusie van kPSCs, zoals gebruikt op dit moment in de klinische studies van bmMSC. Een andere interessante toepassing is het gebruik van kPSCs of kPSC-uitgescheiden factoren in machine perfusie voor transplantatie. Op deze manier kan de kwaliteit van de transplanteren nieren verbeteren kan leiden tot een verbeterde nierfunctie na de transplantatie. Voor beide strategieën zijn kPSCs een interessante bron voor nieuwe cel verder te verkennen voor klinische doeleinden.
The authors have nothing to disclose.
Dit onderzoek heeft financiering ontvangen van de Europese Gemeenschap zevende kader programma (KP7/2007-2013) onder overeenkomstnummer 305436 subsidie STELLAR.
Baxter bags | Fenwal | R4R-7004 | |
Human platelets | Sanquin | hospital surplus material expired for less than 2 days is used | |
platelet lysate | custom made | ||
Disposable sterile bottles | Corning | 09-761-11 | |
500ml PP centrifuge tubes | Corning | 431123 | |
a-MEM medium | Lonza | BE12-169F | |
glutamax | thermo fisher | 35050038 | |
pen/strep | Invitrogen | 15070063 | |
transfusion system | Codan | 455609 | |
DMEM-F12 | life technologies | 11320-074 | |
normal human serum | Sanquin | ||
Hepes 1M | Lonza | BE-17-737E | |
NaHCO3 7.5% | Lonza | BE17-613E | |
CaCl2 1M | Sigma-Aldrich | 10043-52-4 | |
UW | Bridge to life | 32911 | |
Heparin | Leo Pharma | ||
collagenase NB1 GMP grade | SERVA | 17455.03 | |
DMSO | Sigma Aldrich | D2650-100ml | |
surgical drapes | 3M Nederland | DH999969404 | |
perfusion pump | metrohm | x007528300 | |
pump head | metrohm | x077202600 | |
perfusion tray | custom made | ||
LS25 masterflex tubes | Masterflex | HV-96410-25 | |
accessory spike | Gambro DASCO | 6038020 | |
pulmozyme | Roche | ||
culture flasks 25 cm2 | greiner | 690175 | |
culture flask 75 cm2 | greiner | 658170 | |
culture flask 175 cm2 | greiner | 661160 | |
Trypsin | sigma | t4174 | |
BSA | Sigma | A2153 | |
EDTA | Sigma-Aldrich | E5134-500g | |
FcR blocking reagent | miltenyi | 130-059-901 | |
anti melanoma beads (NG2) | miltenyi | 130-090-452 | |
cellstrainer 70 µm | Corning | 352350 | |
LS columns | Miltenyi | 130-042-401 | |
MACS magnet | miltenyi | 130-090-976 | |
CD34 FITC | BD | 555821 | |
CD45 APC | BD | 555485 | |
CD146 PE | BD | 550315 | |
NG2 APC | R&D | FAB2585A | |
CD90 PE | BD | 555596 | |
HLA ABC APC | BD | 555555 | |
CD105 FITC | Ancell | 326-040 | |
HLA DR APC | BD | 559866 | |
CD56 PE | BD | 555516 | |
CD73 PE | BD | 550257 | |
CD31 FITC | BD | 555445 | |
CD133 PE | miltenyi | 130-090-853 | |
PDGF-r | R&D | mab 1263 | |
mouse IgG1 FITC | BD | 345815 | |
mouse IgG1 PE | BD | 345816 | |
mouse IgG1 APC | BD | 345818 | |
IgG2b PE | BD | 555743 | |
goat anti mouse PE | Dako | R0480 | |
sodium azide | Merck | 822335 | |
DMEM Ham’s F12 | Gibco | 31331-028 | |
ITS (insul, transferrin, selenium) | Sigma | I1884 | |
hydrocortisone | Sigma | H0135 | |
triiodothyrinine | Sigma | T5516 | |
epidermal growth factor | sigma | E9644 | |
Immortalized human renal PTEC (HK2) | courtesey of M. Ryan, university college Dublin |