RU2303631C1 - Method for production of mesenchymal stem cells and biotransplant using the same - Google Patents

Method for production of mesenchymal stem cells and biotransplant using the same Download PDF

Info

Publication number
RU2303631C1
RU2303631C1 RU2006117109/13A RU2006117109A RU2303631C1 RU 2303631 C1 RU2303631 C1 RU 2303631C1 RU 2006117109/13 A RU2006117109/13 A RU 2006117109/13A RU 2006117109 A RU2006117109 A RU 2006117109A RU 2303631 C1 RU2303631 C1 RU 2303631C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cells
medium
cryopreservation
cell
mscs
Prior art date
Application number
RU2006117109/13A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
ков Петр Владимирович Кругл (RU)
Петр Владимирович Кругляков
Дмитрий Генрихович Полынцев (RU)
Дмитрий Генрихович Полынцев
Светлана Константиновна Вийде (RU)
Светлана Константиновна Вийде
кова Тать на Витальевна Кисл (RU)
Татьяна Витальевна Кислякова
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Транс-Технологии"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Транс-Технологии" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Транс-Технологии"
Priority to RU2006117109/13A priority Critical patent/RU2303631C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2303631C1 publication Critical patent/RU2303631C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: biotechnology, in particular cell biology, medicine.
SUBSTANCE: medium for cryoconserving of human and animal cells contains blood serum autological to donor marrow in the next component ratio (vol.%): blood serum 45-65; dimethylsulfoxide 5-15; sulfanilamide and antibiotics 0.1-1.5 and balance: DMEM medium up to 100. Mesenchymal stem cells are cryoconserved in such medium to produce biotransplant.
EFFECT: cell material of prolonged storage time.
2 cl, 9 dwg, 2 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к области клеточной биологии, а именно к созданию банка клеток путем криоконсервирования клеток человека и животных. Оно касается среды для консервации и может применяться в медицине, в частности, при криоконсевировании мезенхимальных стволовых клеток (МСК) для получения биотрансплантата.The invention relates to the field of cell biology, namely to the creation of a cell bank by cryopreservation of human and animal cells. It concerns the preservation medium and can be used in medicine, in particular, in the cryoconservation of mesenchymal stem cells (MSCs) to obtain a biograft.

Замораживание культур клеток для их хранения имеет широкое распространение («Культура животных клеток. Методы», под ред. Р.Фрешни, М.: Мир, 1989, с.108-120). Консервированные клетки находят применение в медицине.Freezing cell cultures for their storage is widespread ("Culture of animal cells. Methods", under the editorship of R. Freshni, M .: Mir, 1989, pp. 108-120). Canned cells are used in medicine.

Известна обзорная статья Репина B.C. «Эмбриональная стволовая клетка (от фундаментальной биологии к медицине)». Она опубликована в журнале «Патологическая физиология. Экспериментальная терапия», 2001, апр.-июнь (2), стр.3-8. В статье представлены данные по истории и возможности использования клеточной линии стволовых клеток, их фенотипирование и другие характеристики, необходимые в медицинском использовании материала.Famous review article Repin B.C. "Embryonic stem cell (from fundamental biology to medicine)." It is published in the journal Pathological Physiology. Experimental therapy ”, 2001, April-June (2), pp. 3-8. The article presents data on the history and possibilities of using the stem cell line, their phenotyping and other characteristics necessary for the medical use of the material.

Проблемами, которые необходимо решать в каждом отдельном случае, является среда, в которой осуществляют криоконсервирование, выбор режимов заморозки и размораживания, чтобы основная масса клеток осталась живой, сохранила свою стерильность.The problems that need to be addressed in each individual case are the environment in which cryopreservation, the choice of freezing and thawing regimes are carried out so that the bulk of the cells remain alive and retain their sterility.

В процессе консервирования могут происходить повреждение и гибель клеток за счет осмотических эффектов и интрацеллюлярного образования кристаллов льда, которые разрывают мембраны клеток. В средах часто в качестве криопротектора используют диметилсульфоксид (ДМСО), который обладает токсическим действием на клетки, поэтому необходимо подбирать условия, чтобы свести к минимуму отрицательное действие ДМСО. Наряду с ДМСО в качестве криопротектора при заморозке в азоте используют глицерин, но он имеет ограниченное применение. Ограниченное использование получил и поливинилпирролидон (Патент РФ №2161198 от 27.12.2000).During the preservation process, cell damage and death can occur due to osmotic effects and the intracellular formation of ice crystals that break the cell membranes. In media, dimethyl sulfoxide (DMSO) is often used as a cryoprotectant, which has a toxic effect on cells, so conditions must be selected to minimize the negative effect of DMSO. Along with DMSO, glycerol is used as a cryoprotectant for freezing in nitrogen, but it has limited use. Polyvinylpyrrolidone has also received limited use (RF Patent No. 2161198 of 12/27/2000).

Известен патент РФ №2237712 от 10.10.2004, в котором заявлена среда для криоконсервации клеток человека и животных. Она содержит ДМСО (5-15%), среду RPMI-1640 с добавлением 10-20% эмбриональной телячьей сыворотки, антибиотики и сульфаниламиды для защиты культуры клеток от заражения, ацетамид (10-30%), Д-глюкуроновую кислоту, лецитин, холестерин, линолевую кислоту в заданном соотношении компонентов. Эта среда благодаря наличию аминокислот, витаминов и сыворотки способствует защите и адаптации клеток к условиям криоконсервации. Токсическое действие на клетки ДМСО в ней снижают с помощью ацетамида, Д-глюкуроновой кислоты, лецитина, холестерина, линолевой кислоты. Эти ингредиенты являются стабилизаторами клеточных мембран и коллоидных структур, они повышают устойчивость клеток к замораживанию. В композиции среды для криоконсервирования клеточного материала применяли питательную среду - RPMI-1640, характеризующуюся определенным набором составляющих ее компонентов в подобранных соотношениях. Среда RPMI-1640 обеспечивает жизнеспособность конкретных консервируемых клеток. Она содержит ряд дополнительных компонентов.Known patent of the Russian Federation No. 2237712 from 10.10.2004, in which the medium for cryopreservation of human and animal cells is declared. It contains DMSO (5-15%), RPMI-1640 medium with the addition of 10-20% fetal calf serum, antibiotics and sulfonamides to protect cell cultures from infection, acetamide (10-30%), D-glucuronic acid, lecithin, cholesterol linoleic acid in a given ratio of components. Due to the presence of amino acids, vitamins and serum, this medium helps protect and adapt cells to cryopreservation conditions. The toxic effect on DMSO cells in it is reduced with the help of acetamide, D-glucuronic acid, lecithin, cholesterol, linoleic acid. These ingredients are stabilizers of cell membranes and colloidal structures, they increase the resistance of cells to freezing. In the composition of the medium for cryopreservation of cellular material, a nutrient medium, RPMI-1640, was used, characterized by a specific set of its constituent components in selected ratios. RPMI-1640 medium provides the viability of specific conserved cells. It contains a number of additional components.

Недостатком данной среды является ее многокомпонентность и присутствие сыворотки животного происхождения в культуре клеток человека. Из-за того, что эмбриональная телячья сыворотка по составу является инородной по отношению к консервируемым, сохраняемым клеткам, клеточный материал нельзя использовать сразу после разморозки в медицинских целях.The disadvantage of this environment is its multicomponent nature and the presence of serum of animal origin in human cell culture. Due to the fact that fetal calf serum is foreign in composition with respect to conserved, stored cells, cellular material cannot be used immediately after defrosting for medical purposes.

Аутологичную сыворотку использовали при криоконсервации клеток в работе Абдулкадырова К.М. и др. «Заготовка и хранение пуповинной крови. Сравнение трех вариантов получения плацентарной крови» Актуальные вопросы гематологии и трансфузиологии: Материалы научно-практической конференции, СПб., 2000. В каждом конкретном случае играет роль сочетание: культуральная питательная среда - сыворотка. В данной работе была использована среда RPMI со своим набором составляющих ее компонентов и их соотношением в среде. Криоконсервант - ДМСО, 20%. Повторение пропорций, питательная среда - сыворотка, в среде для криоконсервации при замене ее составляющих, например, среды RPMI на ДМЕМ, не обязательно приведет к известным результатам, что связано с различием в компонентном составе (качественном и количественном) питательной среды и взаимном влиянии составляющих на клетки в процессе криоконсервирования.Autologous serum was used for cryopreservation of cells in the work of K. Abdulkadyrov and others. "The procurement and storage of cord blood. Comparison of three options for obtaining placental blood ”Actual issues of hematology and transfusiology: Materials of a scientific and practical conference, St. Petersburg, 2000. In each case, the combination plays a role: culture medium - serum. In this work, we used the RPMI medium with its own set of its constituent components and their ratio in the medium. Cryopreservative - DMSO, 20%. The repetition of proportions, the nutrient medium is serum, in a cryopreservation medium when replacing its components, for example, RPMI medium with DMEM, it will not necessarily lead to known results, which is associated with a difference in the component composition (qualitative and quantitative) of the nutrient medium and the mutual influence of the components on cells in the process of cryopreservation.

Стремление создать среду для криоконсервирования клеток, простую и надежную, дешевую и приемлемую для использования в медицинских целях сразу после разморозки культуры, т.е. без дополнительной обработки биотрансплантата, требует подбора компонентов среды, стандартных, применимых в медицине, легкодоступных, охарактеризованных и входящих в оптимальных пропорциях в состав среды. Особенно это важно для нашедших широкое применение в медицине МСК.The desire to create an environment for cryopreservation of cells, simple and reliable, cheap and acceptable for medical use immediately after defrosting the culture, i.e. without additional processing of the biograft, it requires the selection of medium components that are standard, applicable in medicine, readily available, characterized and included in optimal proportions in the composition of the medium. This is especially important for those who have found widespread use in medicine of MSCs.

Наиболее близкой к заявляемой по изобретению среде является среда с питательной средой ДМЕМ, в которой в роли криопротектора выступает диметилсульфоксид (ДМСО) и в которой присутствует сыворотка.Closest to the medium claimed according to the invention is a medium with a DMEM nutrient medium in which dimethyl sulfoxide (DMSO) acts as a cryoprotectant and in which serum is present.

Так известна публикация, WO 9739104, оп. 23.10.1997. Работа посвящена криоконсервированию МСК человека. Для этой процедуры авторы использовали модифицированную среду ДМЕМ: среду с минимизированным количеством глюкозы,-12-ДМЕМ-low, т.е. ДМЕМ-lg. В среде для криоконсервирования используют различные количества сыворотки разного происхождения. Так приводится цифра 0%, но при таких количествах сыворотки клетки гибнут. Использование фетальной бычьей сыворотки (90%) в качестве среды криоконсервации может впоследствии спровоцировать аутоиммунную реакцию, при введении МСК больному.So known publication, WO 9739104, op. 10/23/1997. The work is devoted to cryopreservation of human MSCs. For this procedure, the authors used a modified DMEM medium: a medium with a minimized amount of glucose, -12-DMEM-low, i.e. DMEM-lg. In the environment for cryopreservation use different amounts of serum of different origin. So the figure is 0%, but with such amounts of serum, the cells die. The use of fetal bovine serum (90%) as a cryopreservation medium can subsequently provoke an autoimmune reaction when MSC is administered to a patient.

Использование аутологичной сыворотки (в качестве среды криоконсервации, без иных питательных сред) в количестве 90%, 95% требует для ее приготовления большого забора крови у пациента, не менее 200 мл, что в ряде случаев неприемлемо для пациента, тяжело переносится донором. Опробована была также композиция: ДМЕМ-lg и 5% аутологичной сыворотки с криопротектором ДМСО (10%). Здесь среда ДМЕМ с низким содержанием глюкозы, модифицирована. Количество аутологичной сыворотки (5%) в композиции невелико, такое незначительное количество ее в средах для криоконсервации отрицательно влияет на выживаемость клеток.The use of autologous serum (as a cryopreservation medium, without other nutrient media) in the amount of 90%, 95% requires for its preparation a large blood sampling from the patient, at least 200 ml, which in some cases is unacceptable for the patient, is difficult to tolerate by the donor. The composition was also tested: DMEM-lg and 5% autologous serum with cryoprotector DMSO (10%). Here, low glucose DMEM is modified. The amount of autologous serum (5%) in the composition is small, such a small amount of it in cryopreservation media negatively affects cell survival.

В результате испытаний различных составов сред для криоконсервации МСК, где проверяли криопротектор, консерванты, питательные среды для клеток, их совместимость, авторы нашли оптимальную для клеток среду, описание состава которой не обнаружено в литературных источниках.As a result of testing various compositions of the media for cryopreservation of MSCs, where they checked the cryoprotectant, preservatives, nutrient media for cells, their compatibility, the authors found the optimal medium for the cells, a description of the composition of which was not found in the literature.

Биофармакология и медицина часто используют в лечении биотрансплантаты на основе клеточного материала. Известен патент РФ №2259836 от 19.03.2004 г., в котором описан биотрансплантат для лечения паркинсонизма, активным компонентом которого является культура генетически немодифицированных нейрональных стволовых клеток (НСК). Клетки после размножения в условиях культивирования вводят эндолюмбально в физиологическом растворе в количестве 25-250 млн. НСК в 1 мл раствора. Вводимые клетки не хранили, материал не подвергали криоконсервации, т.е. не было воздействия на клетки холодом.Biopharmacology and medicine often use biotransplants based on cellular material in the treatment. Known RF patent No. 22589836 of March 19, 2004, which describes a biograft for the treatment of parkinsonism, the active component of which is a culture of genetically unmodified neuronal stem cells (NSCs). Cells after propagation under culturing conditions are administered endolumbally in physiological saline in an amount of 25-250 million NSC in 1 ml of solution. The introduced cells were not stored, the material was not subjected to cryopreservation, i.e. there was no effect on the cells with cold.

Известен патент РФ №2265443 от 14.05.2004 г., защищающий биотрансплантат на основе МСК для лечения сахарного диабета I и II степени. Генетически немодифицированные МСК вводят внутривенным капельным введением в физиологическом растворе, причем клетки являются свежеприготовленными, не подвергавшимися хранению. Вырастив МСК, необходимо на их основе иметь готовый трансплантат с длительным сроком хранения, полностью сохраняющий свою однородность и жизнеспособность клеток - МСК, не требующий дополнительных обработок перед введением пациентам, идентичный свежеприготовленной культуре клеток.Known RF patent No. 2265443 dated 05/14/2004, protecting a biotransplant based on MSCs for the treatment of diabetes mellitus I and II degree. Genetically unmodified MSCs are administered by intravenous drip in physiological saline, the cells being freshly prepared, not stored. Having grown MSCs, it is necessary on their basis to have a ready-made graft with a long shelf life that completely preserves its homogeneity and cell viability - MSCs that do not require additional treatments before administration to patients, identical to a freshly prepared cell culture.

Известен патент РФ №2271819, оп. 20.03.06, Биотрансплантат. Способ его получения (варианты) и способ лечения алопеции (ЗАО «РЕМЕТЭКС»). В качестве биотрансплантата используют МСК. Источники МСК самые разнообразные, в том числе брали аутологичный материал для создания биотрансплантата. Выращивание клеток на ростовой среде осуществляют без их отделения от фибробластов, которые в лечении алопеции полезны. Лечение осуществляют свежеприготовленной культурой клеток. Деталей криоконсервирования (количество ДМСО, режимы, среда) авторы не приводят, как и характеристику МСК маркерами и процент однородности культуры клеток.Known RF patent No. 2271819, op. 03/20/06, Biotransplant. The method of its production (options) and the method of treatment of alopecia (CJSC "REMETEX"). MSCs are used as a biograft. Sources of MSCs are the most diverse, including taking autologous material to create a biograft. The cultivation of cells on a growth medium is carried out without separating them from fibroblasts, which are useful in the treatment of alopecia. The treatment is carried out with a freshly prepared cell culture. Details of cryopreservation (the number of DMSO, modes, environment) are not given by the authors, as well as the characteristics of MSCs with markers and the percentage of homogeneity of the cell culture.

Сущностью изобретения является использование в среде для криоконсервирования в качестве стабилизатора клеточных мембран и коллоидных структур сыворотки крови человека, который являлся донором костного мозга, т.е. аутологичной сыворотки из периферической крови. Благодаря тому, что среда не содержит сыворотки эмбрионов коров, аутологичный клеточный материал может применяться непосредственно после размораживания. Дополнительных процедур подготовки клеток к трансплантации не требуется.The essence of the invention is the use in the environment for cryopreservation as a stabilizer of cell membranes and colloidal structures of human serum, which was a bone marrow donor, i.e. autologous serum from peripheral blood. Due to the fact that the medium does not contain serum of cow embryos, autologous cellular material can be used immediately after thawing. Additional procedures for preparing cells for transplantation are not required.

Задачей, которую решает данное изобретение, является длительный (практически неограниченный) срок хранения клеток без изменения характеристик культуры клеток. Это достигается за счет состава среды, состоящей из аутологичной сыворотки крови человека с добавлением ДМЕМ с сульфаниламидами и антибиотиками. В среде сбалансированы ингредиенты, в качестве криопротектора используют ДМСО. После разморозки криоконсервированной культуры клеток получают готовый биотрансплантат МСК.The problem that this invention solves is the long (almost unlimited) shelf life of cells without changing the characteristics of the cell culture. This is achieved due to the composition of the medium, consisting of autologous human blood serum with the addition of DMEM with sulfonamides and antibiotics. The ingredients are balanced in the medium, DMSO is used as a cryoprotectant. After defrosting the cryopreserved cell culture, a ready MSC biotransplant is obtained.

Чтобы избежать повреждающего действия на клетки ДМСО, в составе среды сбалансировано количество сыворотки. Аутологичная сыворотка в составе среды для криоконсервации составляет 45-65 об.%. Для исключения микробного заражения клеток в среду включены антибиотики и сульфаниламиды. В качестве питательной среды была применена питательная среда Игла в модификации Дюльбекко (ДМЕМ) без каких-либо изменений. В таких соотношениях обычно использовали среду RPMI для криоконсервирования. Состав каждой питательной среды - это определенная композиция веществ, их влияние на разные клетки всякий раз индивидуально, необходимо проверять и подбирать среду для каждого конкретного случая.To avoid the damaging effect on DMSO cells, the amount of serum is balanced in the medium. Autologous serum in the composition of the cryopreservation medium is 45-65 vol.%. To exclude microbial infection of cells, antibiotics and sulfonamides are included in the medium. As a nutrient medium, the needle medium in the modification of Dyulbekko (DMEM) was used without any changes. In such ratios, RPMI media for cryopreservation were commonly used. The composition of each nutrient medium is a certain composition of substances, their effect on different cells is individual each time, it is necessary to check and select the environment for each specific case.

Для снижения повреждающего действия ДМСО подбирают температурные режимы работы с клетками. Например, ДМСО в среду прибавляют последним, перед самой операцией криоконсервации, и при размораживании клеток, которое занимает около двух минут, ампулы с клетками сразу помещают на хранение при температуре t=+4°C, исключая, таким образом, повреждающее действие ДМСО до проведения любых действий с клетками.To reduce the damaging effect of DMSO, temperature conditions for working with cells are selected. For example, DMSO is added last to the medium, before the cryopreservation operation itself, and when the cells are thawed, which takes about two minutes, the ampoules with the cells are immediately stored at t = + 4 ° C, thus eliminating the damaging effect of DMSO before any actions with cells.

Состав среды, об.%, для проведения криоконсервирования:The composition of the medium, vol.%, For cryopreservation:

Сыворотка крови человека - 45-65Human blood serum - 45-65

ДМСО-5-15DMSO-5-15

Сульфаниламиды и антибиотики - 0,1-1,5Sulfanilamides and antibiotics - 0.1-1.5

Среда ДМЕМ - остальное, до 100.Wednesday DMEM - the rest, up to 100.

Антибиотики и сульфаниламиды использовали в составе среды в общепринятых дозировках: пенициллин натриевая соль - 100 мЕ/мл, стрептомицина сульфат - 100 мкг/мл, что суммарно в об.% составило 0,1-1,5%.Antibiotics and sulfonamides were used in the composition of the medium in generally accepted dosages: penicillin sodium salt - 100 mU / ml, streptomycin sulfate - 100 μg / ml, which in total was 0.1-1.5% in vol.%.

Технология приготовления среды включает следующие операции:The technology for preparing the medium includes the following operations:

- смешивание среды ДМЕМ с сывороткой крови человека, пенициллином и стрептомицином до полного растворения веществ;- mixing the DMEM medium with human serum, penicillin and streptomycin until the substances are completely dissolved;

- добавление (непосредственно перед использованием) в среду диметилсульфоксида и охлаждение ее до комнатной температуры;- adding (immediately before use) to the medium of dimethyl sulfoxide and cooling it to room temperature;

- концентрации компонентов в предлагаемой среде для криоконсервации аутологичных клеток человека подобраны на основании интерпретации данных экспериментальных исследований.- the concentrations of the components in the proposed environment for cryopreservation of autologous human cells are selected based on the interpretation of experimental data.

Популяция клеток, которую заморозили в данной среде, а затем разморозили и проверили на жизнеспособность и однородность, характеризуется высокой однородностью, по положительным маркерам (CD 90+, CD 105+, CD 106+, CD 44+) - маркерам МСК. Однородность клеток составляет до 99,9%. Процент жизнеспособных клеток изменяется незначительно, практически сохраняется неизменным, зараженность отсутствует. Проверку клеточных культур осуществляли через каждые 4 месяца, последняя проверка - через 24 месяца.The cell population that was frozen in this medium, and then thawed and tested for viability and uniformity, is characterized by high homogeneity, according to positive markers (CD 90+, CD 105+, CD 106+, CD 44+) - markers of MSCs. The homogeneity of the cells is up to 99.9%. The percentage of viable cells changes slightly, remains practically unchanged, there is no infection. The cell cultures were checked every 4 months, the last test - after 24 months.

Таблица 1.
Средняя жизнеспособность и качество МСК после криоконсервации.
Table 1.
The average viability and quality of MSCs after cryopreservation.
До криоконсервацииBefore cryopreservation 4 мес.4 months 8 мес.8 months 12 мес.12 months 16 мес.16 months 20 мес.20 months 24 мес.24 months CD90+CD90 + 99,2±0,4%99.2 ± 0.4% 99±0,6%99 ± 0.6% 99,3±0,4%99.3 ± 0.4% 98,9±0,7%98.9 ± 0.7% 99,2±0,4%99.2 ± 0.4% 99,6±0,2%99.6 ± 0.2% 99,5±0,4%99.5 ± 0.4% CD44+CD44 + 99,1±0,7%99.1 ± 0.7% 99,1±0,7%99.1 ± 0.7% 99±0,9%99 ± 0.9% 99,3±0,7%99.3 ± 0.7% 99,2±0,5%99.2 ± 0.5% 99,3±0,5%99.3 ± 0.5% 99,3±0,7%99.3 ± 0.7% CD105+CD105 + 99,0±0,9%99.0 ± 0.9% 99,2±0,7%99.2 ± 0.7% 99,1±0,6%99.1 ± 0.6% 99,2±0,5%99.2 ± 0.5% 99,3±0,6%99.3 ± 0.6% 99,1±0,9%99.1 ± 0.9% 99,5±0,3%99.5 ± 0.3% CD106+CD106 + 99,4±0,5%99.4 ± 0.5% 99,2±0,5%99.2 ± 0.5% 99,1±0,7%99.1 ± 0.7% 99,5±0,2%99.5 ± 0.2% 99,2±0,5%99.2 ± 0.5% 99,3±0,7%99.3 ± 0.7% 99,1±0,8%99.1 ± 0.8% CD34+CD34 + 0%0% 0%0% 0%0% 0%0% 0%0% 0%0% 0%0% CD45+CD45 + 0%0% 0%0% 0%0% 0%0% 0%0% 0%0% 0%0% жизнеспособностьviability 98±1%98 ± 1% 88±6%88 ± 6% 87±6%87 ± 6% 85±10%85 ± 10% 88±7%88 ± 7% 86±10%86 ± 10% 88±5%88 ± 5%

Изменение параметров среды в сторону увеличения и/или уменьшения концентрации ингредиентов приводит к снижению однородности целевого продукта или выхода клеток.Changing environmental parameters in the direction of increasing and / or decreasing the concentration of ingredients leads to a decrease in the homogeneity of the target product or the yield of cells.

Долгосрочное хранение культуры клеток МСК обеспечивают в заявляемой среде при заморозке в аппарате программного замораживания по четырехступенчатой программе, включающей следующие этапы:Long-term storage of MSC cell culture is provided in the inventive medium during freezing in a program freezing apparatus according to a four-stage program, which includes the following steps:

1 этап - снижение температуры с +4°С до -20°С со скоростью 1°С/мин;Stage 1 - lowering the temperature from + 4 ° С to -20 ° С with a speed of 1 ° С / min;

2 этап - снижение температуры с -20°С до -40°С со скоростью 2°С/мин;Stage 2 - reducing the temperature from -20 ° C to -40 ° C at a speed of 2 ° C / min;

3 этап - снижение температуры с -40°С до -80°С со скоростью 4°С/мин;Stage 3 - reducing the temperature from -40 ° C to -80 ° C at a speed of 4 ° C / min;

4 этап - снижение температуры с -80°С до -140°С со скоростью 20°С/мин с последующим погружением пробирок с клеточной взвесью в жидкий азот (t=-196°C), где МСК хранятся в течение длительного срока.Stage 4 - reducing the temperature from -80 ° C to -140 ° C at a speed of 20 ° C / min, followed by immersion of the tubes with cell suspension in liquid nitrogen (t = -196 ° C), where MSCs are stored for a long period.

Разницу температур в камере аппарата и пробирках с клеточной взвесью на период процесса кристаллизации жидкой фазы устанавливают в Δ15°С.The temperature difference in the chamber of the apparatus and test tubes with cell suspension for the period of crystallization of the liquid phase is set to Δ15 ° C.

Схема процесса криоконсервирования клеточной взвеси представлена на фиг.1.A diagram of the process of cryopreservation of cell suspension is presented in figure 1.

Количество ДМСО в опыте - 10%.The amount of DMSO in the experiment is 10%.

- По оси ординат показано время, в течение которого происходило охлаждение клеточной взвеси- The ordinate axis shows the time during which the cell suspension was cooled

- По оси абсцисс показана шкала температуры- The temperature scale is shown on the x-axis

+4°С - начальная точка охлаждения клеточной взвеси+ 4 ° С - the starting point for cooling the cell suspension

-9,4°С - температура начала кристаллизации-9.4 ° С - crystallization onset temperature

-5,0°С - точка выброса латентного тепла-5.0 ° С - latent heat emission point

-9,4°С - транзиторная фаза-9.4 ° С - transient phase

-20°С - переход на скорость охлаждения 2°С/мин-20 ° С - transition to a cooling rate of 2 ° С / min

-40°С - переход на скорость охлаждения 4°С/мин-40 ° С - transition to a cooling rate of 4 ° С / min

-80°С - переход на скорость охлаждения 20°С/мин-80 ° С - transition to a cooling rate of 20 ° С / min

-140°С - конечная точка охлаждения клеточной взвеси и перенос ее в емкости с жидким азотом (-196°С/мин)-140 ° С - the final point of cooling of the cell suspension and its transfer to containers with liquid nitrogen (-196 ° С / min)

Завершив заморозку клеточной культуры, ампулы с МСК помещают в карантинное криохранилище.After freezing the cell culture, the ampoules with MSCs are placed in a quarantine cryogenic storage.

При необходимости использования МСК их размораживают. Размораживание клеточной взвеси осуществляют на водяной бане, при температуре +40°С в течение двух минут или до момента полного оттаивания кусочков льда в ампуле, которые легко определяются визуально. После размораживания, сразу, ампулы с клеточной культурой помещают на ледяную баню для поддержания температуры +4°С, чтобы свести к минимуму токсическое действие ДМСО на клетки.If necessary, use MSCs to defrost them. Thawing of the cell suspension is carried out in a water bath at a temperature of + 40 ° C for two minutes or until the ice pieces in the ampoule are completely thawed, which are easily determined visually. After thawing, immediately, ampoules with cell culture are placed in an ice bath to maintain a temperature of + 4 ° C in order to minimize the toxic effect of DMSO on cells.

Клеточную взвесь тщательно перемешивают, отбирают аликвоту 0,3 мл суспензии и определяют сохранность клеток.The cell suspension is thoroughly mixed, an aliquot of 0.3 ml of the suspension is taken and the safety of the cells is determined.

Для оценки жизнеспособности к клеточной суспензии добавляют раствор красителя трипановый синий на 2-3 минуты. Погибшие клетки определяют по окрашенным в синий цвет ядрам при микроскопии в проходящем свете. Одновременно проводят подсчет клеток.To assess viability, trypan blue dye solution is added to the cell suspension for 2-3 minutes. Dead cells are determined by blue-stained nuclei by microscopy in transmitted light. At the same time, cells are counted.

Зараженность культуры клеток проверяют, поместив клеточную суспензию, содержащую 2-5 млн. клеток, в пробирку с наполнителем EDTA КЕ для выявления нуклеиновых кислот вирусов (HIV 1,2; HBV; HCV; CMV; HSV1; HSV2; HSV4; вирус Эпштейна-Бара; HTLV) в клеточном материале.Infection of cell culture is checked by placing a cell suspension containing 2-5 million cells in an EDTA KE-filled tube to detect virus nucleic acids (HIV 1,2; HBV; HCV; CMV; HSV1; HSV2; HSV4; Epstein-Bar virus ; HTLV) in cellular material.

Полученные данные сравнивают с данными исследованиями первичного материала.The data obtained are compared with data from studies of primary material.

В таблице №2 приведены тесты, проводимые с кровью, костным мозгом и МСК.Table 2 shows the tests performed with blood, bone marrow and MSCs.

Таблица №2
Тесты, проводимые с кровью, костным мозгом и МСК
Table number 2
Tests performed with blood, bone marrow and MSCs
Методы исследованияResearch methods До забора (в периферической крови)Before collection (in peripheral blood) После забораAfter the fence После сепарацииAfter separation После размораживанияAfter defrosting Объем костного мозгаBone marrow volume ++ Количество МНКThe number of OLS ++ ++ ++ Количество CD 34+CD 34+ ±± ++ Количество CD 71+CD Count 71+ ++ ++ Количество CD 44+CD 44+ ++ Количество CD 90+CD 90+ ++ ++ Количество CD105+Number of CD105 + 4-four- Количество CD106+Number of CD106 + ++ ++ Жизнеспособность СКSK vitality ++ ++ ++ Бакпосев на стерильностьSterility backseeding ++ ++ Вирусный гепатит В (HBs Ag)Viral Hepatitis B (HBs Ag) ++ +(ПЦР)+ (PCR) +(ПЦР)+ (PCR) Вирусный гепатит СViral hepatitis C ++ +(ПЦР)+ (PCR) +(ПЦР)+ (PCR) СифилисSyphilis ++ ВИЧ-инфекцияHIV infection ++ +(ПЦР)+ (PCR) +(ПЦР)+ (PCR) ЦМВCMV ++ +(ПЦР)+ (PCR) +(ПЦР)+ (PCR) ТоксоплазмозToxoplasmosis ++ +(ПЦР)+ (PCR) +(ПЦР)+ (PCR) Вирус герпесаHerpes virus ++ +(ПЦР)+ (PCR) +(ПЦР)+ (PCR) Вирус Эпштейна-БараEpstein-Bar virus +(ПЦР)+ (PCR) +(ПЦР)+ (PCR) HTLV-I и -IIHTLV-I and -II ++ +(ПЦР)+ (PCR) +(ПЦР)±+ (PCR) ±

Криоконсервированные МСК являются готовым биотрансплантатом. На фиг.2 представлены показатели жизнеспособности МСК человека (чМСК), размороженных на разных сроках хранения. Оценка жизнеспособности клеточного материала с применением красителя метиленового-синего показала, что при разморозке потери клеток не велики и составляют 3-13%, причем процент гибели при разных сроках хранения достоверно не отличается. На чертеже по оси абсцисс - месяцы хранения, по оси ординат - % жизнеспособных клеток. После криоконсервации размороженные МСК сохраняют все свои характеристики.Cryopreserved MSCs are a ready-made biograft. Figure 2 presents the viability indicators of human MSCs (hMSCs) thawed at different storage periods. Assessment of the viability of cell material using methylene blue dye showed that during defrosting, cell losses are not large and amount to 3-13%, and the percentage of death at different storage periods is not significantly different. In the drawing, the abscissa axis shows months of storage, the ordinate axis represents% of viable cells. After cryopreservation, thawed MSCs retain all their characteristics.

Типичные кривые роста популяций МСК человека приведены на фиг.3. По оси абсцисс - количество суток, по оси ординат - количество жизнеспособных клеток.Typical growth curves for human MSCs are shown in FIG. 3. The abscissa axis is the number of days, the ordinate axis is the number of viable cells.

Кривые роста МСК человека, выделенных из костного мозга разных доноров №№1, 2, 3 - графики 1, 2 и 3. Клетки высевали в исходной плотности 1270 клеток на см2 и подсчитывали каждые 2 суток. Кривые роста культур МСК имеют продолжительный лаг-период (до 8-10 суток после высева), после чего отличаются высокими темпами прироста и достигают плотности 50 тыс. клеток на квадратный сантиметр в течение 12-14 дней, затем кривые выходят на плато.The growth curves of human MSCs isolated from bone marrow of various donors Nos. 1, 2, 3 are graphs 1, 2, and 3. Cells were seeded at an initial density of 1270 cells per cm 2 and counted every 2 days. The growth curves of MSC cultures have a long lag period (up to 8-10 days after seeding), after which they are characterized by high growth rates and reach a density of 50 thousand cells per square centimeter within 12-14 days, then the curves go to a plateau.

Анализ распределения чМСК по фазам клеточного цикла методом проточной цитометрии после третьего пассажа также показал, что они активно пролиферируют в культуре и вступают в G2-блок лишь при достижении плотного монослоя (данные не приведены).Analysis of the distribution of hMSCs over the phases of the cell cycle by flow cytometry after the third passage also showed that they actively proliferate in culture and enter the G2 block only when a dense monolayer is reached (data not shown).

Для подтверждения, что размороженные клетки являются МСК, был исследован клеточный состав популяций клеток, выделенных из костного мозга человека. Для этого использовали метод поверхностного окрашивания суспензий клеток антителами против маркеров клеток гематопоэтического ряда CD45 и CD34 и против маркеров МСК CD90, CD44, CD105, CD106. Количество CD45+-клеток (клеток гематопоэтического ряда) варьировало от донора к донору в пределах 0-0,5% от общего числа клеток. Количество CD34+-клеток (клеток гематопоэтического ряда) варьировалось от донора к донору в пределах 0-0,1% от общего числа клеток, количество мезенхимных стволовых клеток (CD90+, CD44+, CD105+, CD106+) составляло от 99 до 99,8% общего числа клеток (фиг.4). Картина клеточного состава существенно не менялась от пересева к пересеву в течение первых трех пассажей после выделения.To confirm that thawed cells are MSCs, the cell composition of populations of cells isolated from human bone marrow was studied. For this, we used the method of surface staining of cell suspensions with antibodies against hematopoietic cell markers CD45 and CD34 and against MSC markers CD90, CD44, CD105, CD106. The number of CD45 + cells (hematopoietic cells) ranged from donor to donor in the range of 0-0.5% of the total number of cells. The number of CD34 + cells (hematopoietic cells) ranged from donor to donor within 0-0.1% of the total number of cells, the number of mesenchymal stem cells (CD90 + , CD44 + , CD105 + , CD106 + ) ranged from 99 to 99 , 8% of the total number of cells (figure 4). The picture of the cellular composition did not change significantly from reseeding to reseeding during the first three passages after isolation.

Для дальнейшей характеристики культур чМСК была проверена их способность к дифференцировке в ортодоксальных направлениях (остеогенном, хондрогенном и адипоцитарном) (three lineage assay). Индукция дифференцировки МСК в ортодоксальных направлениях приводила к существенным изменениям морфологии как отдельных клеточных элементов, так и всей популяции. При остеогенной дифференцировке к седьмым суткам наблюдалось формирование минеральных конгломератов над отдельными клеточными элементами. К четырнадцатым суткам в культуре формировались поля минерализации, покрывающие всю популяцию клеток. При хондрогенной дифференцировке на 7-10 сутки наблюдалось формирование из клеточного монослоя плотного клеточного конгломерата, схожего по структуре с формирующимся хрящем. При адипогенной дифференцировке наблюдалось сохранение клеточного монослоя и появление клеток, морфологически схожих с адипоцитами человека.To further characterize hMSC cultures, their ability to differentiate in orthodox directions (osteogenic, chondrogenic and adipocytic) (three lineage assay) was tested. Induction of MSC differentiation in orthodox directions led to significant changes in the morphology of both individual cellular elements and the entire population. With osteogenic differentiation by the seventh day, the formation of mineral conglomerates over individual cellular elements was observed. By the fourteenth day in the culture, mineralization fields were formed, covering the entire population of cells. During chondrogenic differentiation on the 7-10th day, a dense cell conglomerate was formed from the cell monolayer, similar in structure to the forming cartilage. With adipogenic differentiation, the preservation of the cell monolayer and the appearance of cells morphologically similar to human adipocytes were observed.

В результате криоконсервации получен биологически активный материал в среде с сывороткой крови пациента, для которого в последующем предназначены МСК. Концентрация клеток составляет 4-5·106 в мл биотрансплантата.As a result of cryopreservation, biologically active material was obtained in a medium with the patient's blood serum, for which MSCs are subsequently intended. The cell concentration is 4-5 · 10 6 in ml biotransplant.

Аутологичная сыворотка крови важна как в процессе криоконсервации, так и при работе с биотрансплантатом: например, группа крови пациента уже не актуальна при лечении с помощью МСК после их разморозки.Autologous blood serum is important both in the process of cryopreservation and when working with a biograft: for example, the patient’s blood group is no longer relevant for treatment with MSCs after their defrosting.

Аналогичные процедуры с положительным результатом проведены на МСК животных. Криоконсервации были подвергнуты МСК свиньи. После разморозки криоконсервированного клеточного материала (хранение в течение 12 месяцев) клетки сохраняют жизнеспособность, однородны по фенотипу CD 90+, CD 105+, CD 106+, CD 44+, CD 45-, CD 34-. Количество клеток составляет 91% от заложенных на хранение.Similar procedures with a positive result were performed on MSCs of animals. Cryopreservation was subjected to MSC pigs. After thawing of cryopreserved cellular material (storage for 12 months), the cells retain viability, are homogeneous in phenotype CD 90+, CD 105+, CD 106+, CD 44+, CD 45-, CD 34-. The number of cells is 91% of the stored.

Криоконсервация не влияет на фенотипические характеристики МСК и их пролиферативный и дифференцировочный потенциалы. Предлагаемая композиция ингредиентов среды для криоконсервации клеток человека и животных позволяет сохранить клеточный материал в аутологичной среде и сохранить выживаемость клеток при криоконсервации.Cryopreservation does not affect the phenotypic characteristics of MSCs and their proliferative and differentiation potentials. The proposed composition of the ingredients of the medium for cryopreservation of human and animal cells allows you to save cellular material in an autologous environment and maintain cell survival during cryopreservation.

Примеры выполнения изобретенияExamples of the invention

Пример 1. Криоконсервирование МСК человека.Example 1. Cryopreservation of human MSCs.

Из костного мозга пациента выделили мезенхимальные стволовые клетки (МСК). Одновременно с забором костного мозга для МСК у пациента произвели забор 100 мл периферической крови, из которой получили сыворотку по стандартной методике в стерильных условиях. Для этого венозную кровь набирают в стерильную пластмассовую пробирку. До образования сгустка кровь оставляют на 30 мин - 1 час при комнатной температуре или помещают в термостат при 37°С. Образовавшийся сгусток отделяют от стенок стеклянной палочкой, иногда достаточно встряхивания пробирки. После этого кровь центрифугируют в стеклянных пробирках 10-15 мин при 1000-1500 об/мин или в пластмассовых пробирках центрифугируют при 2000-3000 об/мин меньшее время. Полученная сыворотка переносится в другую чистую пробирку. Сыворотка крови является аутологичной по отношению к МСК и ее использовали для криоконсервации и в качестве наполнителя при выдаче клеточного материала.Mesenchymal stem cells (MSCs) were isolated from the patient’s bone marrow. At the same time as bone marrow sampling for MSCs, 100 ml of peripheral blood was taken from the patient, from which serum was obtained by standard methods under sterile conditions. For this, venous blood is collected in a sterile plastic tube. Before the formation of a clot, the blood is left for 30 minutes - 1 hour at room temperature or placed in a thermostat at 37 ° C. The clot formed is separated from the walls with a glass rod, sometimes shaking the tubes is enough. After that, the blood is centrifuged in glass tubes for 10-15 minutes at 1000-1500 rpm or in plastic tubes centrifuged at 2000-3000 rpm for less time. The resulting serum is transferred to another clean tube. Blood serum is autologous with respect to MSCs and was used for cryopreservation and as a filler in the delivery of cellular material.

Клеточную культуру МСК, полученную в результате культивирования, сняли с матрасов с использованием раствора трипсина средой ДМЕМ. Клетки были проверены на жизнеспособность и соответствие фенотипу общепринятыми методами с применением световой микроскопии (окраска метиленовой синью) и проточной цитометрии. Клетки обладают однородностью по маркерам CD 90+, CD 105+, CD 106+, CD 44+, CD 45-, CD 34- и жизнеспособны (окраска отсутствует при обработке иодидом пропидия 98±1% клеток). Произвели подсчет клеток в камере Горяева. Количество клеток составило 10 млн. После этого клеточную взвесь центрифугировали в течение 5 минут на скорости 1500 об/мин. Осадок суспендировали в 5 мл среды ДМЕМ, затем прибавили питательную среду ДМЕМ=5 мл до концентрации клеток 10-12·106 в 1 мл, после чего развели взвесь клеток 3,75 мл аутологичной плазмы до концентрации 8-10·106 1 мл.The cell culture of MSC obtained by cultivation was removed from the mattresses using trypsin solution with DMEM. Cells were tested for viability and phenotype compliance by generally accepted methods using light microscopy (methylene blue staining) and flow cytometry. Cells have homogeneity in markers CD 90+, CD 105+, CD 106+, CD 44+, CD 45-, CD 34- and are viable (no color when treated with propidium iodide 98 ± 1% of cells). They counted the cells in Goryaev’s cell. The number of cells was 10 million. After this, the cell suspension was centrifuged for 5 minutes at a speed of 1500 rpm. The precipitate was suspended in 5 ml of DMEM medium, then the nutrient medium DMEM = 5 ml was added to a cell concentration of 10-12 · 10 6 in 1 ml, after which a suspension of cells of 3.75 ml of autologous plasma was diluted to a concentration of 8-10 · 10 6 1 ml .

Для криоконсервации рассчитали среду, содержащую по объему диметилсульфоксид (ДМСО) - 10%, аутологичную плазму - 20%, антибиотики и сульфаниламиды (100 МЕ/мл пенициллина натриевой соли, 100 мкг/мл стрептомицина сульфата), питательную среду ДМЕМ - 40%. Все составляющие рассчитаны на конечную концентрацию в объеме, эквивалентном объему суспензии с подлежащими криоконсервированию клетками. Среду ДМЕМ смешивали с сывороткой крови человека, пенициллином, стрептомицином до полного растворения веществ. В данном примере это составило 13,5 мл.For cryopreservation, we calculated a medium containing 10% by volume of dimethyl sulfoxide (DMSO), autologous plasma - 20%, antibiotics and sulfonamides (100 IU / ml of penicillin sodium salt, 100 μg / ml streptomycin sulfate), DMEM nutrient medium - 40%. All components are designed for a final concentration in a volume equivalent to the volume of the suspension with the cells to be cryopreserved. DMEM medium was mixed with human blood serum, penicillin, streptomycin until the substances were completely dissolved. In this example, it was 13.5 ml.

Непосредственно перед процедурой криоконсервирования в среду прибавили ДМСО и охладили смесь до комнатной температуры (+18°С-+22°С). Среду прибавили к МСК.Directly before the cryopreservation procedure, DMSO was added to the medium and the mixture was cooled to room temperature (+ 18 ° C - + 22 ° C). Wednesday was added to the MSC.

Подготовленную к криоконсервированию клеточную суспензию разаликтивировали по 2 мл в стерильные криовиалы, затем каждую пробирку закрыли крышкой и перенесли в аппарат программного замораживания, охладили клеточную взвесь до +4°С -+8°С. В качестве биологического имитатора клеточной взвеси использовали ту же среду криоконсервации и такую же концентрацию клеточной взвеси, полученную из крови взрослого донора.The cell suspension prepared for cryopreservation was separated by 2 ml into sterile cryovials, then each tube was closed with a lid and transferred to a program freezing apparatus, the cell suspension was cooled to + 4 ° С - + 8 ° С. The same cryopreservation medium and the same concentration of cell suspension obtained from the blood of an adult donor were used as a biological simulator of cell suspension.

Произвели замораживание в аппарате по четырехступенчатой программе:They made a freeze in the apparatus according to a four-stage program:

первоначально охлаждали до -140°С.initially cooled to -140 ° C.

Затем материал перенесли в жидкий азот. Хранили МСК, проверяя их жизнеспособность через каждые 4 месяца, в течение двух лет. После размораживания оценивали качество МСК и количество выживших клеток, как описано выше. Через 24 месяца клетки были жизнеспособны (сохранилось 90±2%), их однородность была высокой:Then the material was transferred to liquid nitrogen. They kept MSCs, checking their viability every 4 months, for two years. After thawing, the quality of MSCs and the number of surviving cells were evaluated as described above. After 24 months, the cells were viable (90 ± 2% remained), their uniformity was high:

CD90+=99,5±0,4%, CD44+=99,3±0,7%, CD105+=99,5±0,3%, CD106+=99,1±0,8%, CD34+=0%, CD45+=0%.CD90 + = 99.5 ± 0.4%, CD44 + = 99.3 ± 0.7%, CD105 + = 99.5 ± 0.3%, CD106 + = 99.1 ± 0.8%, CD34 + = 0%, CD45 + = 0%.

Пример 2. Криоконсервирование МСК животных.Example 2. Cryopreservation of MSCs of animals.

Забор костного мозга осуществляли из головки бедренной кости (возможен забор из костей голени: большой берцовой или малой берцовой) свиньи. Для получения аутологичной сыворотки использовали венозную кровь того же животного. Клетки МСК свиньи фенотипированы по 6 маркерам.Bone marrow was taken from the head of the femur (a possible fence from the bones of the lower leg: tibia or tibia) pigs. To obtain autologous serum, venous blood of the same animal was used. Pig MSC cells are phenotyped at 6 markers.

Из костного мозга свиньи выделили МСК, как в примере 1, центрифугированием на границе сред: суспензия костного мозга в ДМЕМ - фиколл. Из вены свиньи произвели забор 200 мл крови, из которой получили аутологичную сыворотку по стандартной методике по примеру 1. Клеточную культуру МСК свиньи накопили пассированием на матрасах с питательной средой. В результате получили 9,7×106 клеток. Центрифугировали клеточную взвесь в течение 5 минут на скорости 1500 об/мин. Осадок суспендировали в 5 мл среды ДМЕМ, затем прибавили питательную среду ДМЕМ=5 мл до концентрации клеток 10-11·106 в 1 мл, после чего развели взвесь клеток 3,75 мл аутологичной плазмы до концентрации 8-10·106 1 мл.MSCs were isolated from pig bone marrow, as in Example 1, by centrifugation at the media boundary: a bone marrow suspension in DMEM - ficoll. 200 ml of blood were drawn from a pig’s vein, from which autologous serum was obtained according to the standard method of Example 1. The cell culture of pig MSCs was accumulated by passaging on mattresses with a nutrient medium. The result was 9.7 × 10 6 cells. Cell suspension was centrifuged for 5 minutes at a speed of 1500 rpm. The precipitate was suspended in 5 ml of DMEM medium, then DMEM = 5 ml was added to a cell concentration of 10-11 · 10 6 in 1 ml, after which a suspension of cells of 3.75 ml of autologous plasma was diluted to a concentration of 8-10 · 10 6 1 ml .

Для криоконсервации рассчитали и приготовили среду по методу примера 1.For cryopreservation, the medium was calculated and prepared according to the method of Example 1.

Клетки поместили в среду для криоконсервации, взвесь разаликвотировали по 2 мл по примеру 1.Cells were placed in a medium for cryopreservation, the suspension was distributed in 2 ml aliquots according to Example 1.

Клетки были заморожены в аппарате по 4-ступенчатой программе, как для МСК человека.Cells were frozen in the apparatus according to a 4-step program, as for human MSCs.

После разморозки клеточного материала, подвергшегося криоконсервации в течение 12 месяцев, клетки сохраняют жизнеспособность, однородны по фенотипу CD 90+, CD 105+, CD 106+, CD 44+, CD 45-, CD 34-. Количество клеток составляет 91% от заложенных на хранение.After defrosting the cellular material, which underwent cryopreservation for 12 months, the cells retain viability, are homogeneous in phenotype CD 90+, CD 105+, CD 106+, CD 44+, CD 45-, CD 34-. The number of cells is 91% of the stored.

Пример 3. Криоконсервирование клеток фибробластов кожи человека.Example 3. Cryopreservation of human skin fibroblast cells.

Из кожного лоскута пациента выделили фибробласты кожи. Одновременно с забором кожного лоскута у пациента произвели забор 100 мл периферической крови, из которой получили сыворотку по стандартной методике в стерильных условиях. Для этого венозную кровь набирают в стерильную пластмассовую пробирку. До образования сгустка кровь оставляют на 30 мин - 1 час при комнатной температуре или помещают в термостат при 37°С. Образовавшийся сгусток отделяют от стенок стеклянной палочкой, иногда достаточно встряхивания пробирки. После этого кровь центрифугируют в стеклянных пробирках 10-15 мин при 1000-1500 об/мин или в пластмассовых пробирках центрифугируют при 2000-3000 об/мин меньшее время. Полученная сыворотка переносится в другую чистую пробирку. Сыворотка крови является аутологичной по отношению к фибробластам кожи и ее использовали для криоконсервации и в качестве наполнителя при выдаче клеточного материала.Skin fibroblasts were isolated from the patient’s skin flap. At the same time as the skin flap was taken, 100 ml of peripheral blood was taken from the patient, from which serum was obtained according to the standard method under sterile conditions. For this, venous blood is collected in a sterile plastic tube. Before the formation of a clot, the blood is left for 30 minutes - 1 hour at room temperature or placed in a thermostat at 37 ° C. The clot formed is separated from the walls with a glass rod, sometimes shaking the tubes is enough. After that, the blood is centrifuged in glass tubes for 10-15 minutes at 1000-1500 rpm or in plastic tubes centrifuged at 2000-3000 rpm for less time. The resulting serum is transferred to another clean tube. Blood serum is autologous with respect to skin fibroblasts and has been used for cryopreservation and as a filler in the delivery of cellular material.

Клеточную культуру фибробластов кожи, полученную в результате культивирования, сняли с матрасов с использованием раствора трипсина средой ДМЕМ. Клетки были проверены на жизнеспособность общепринятыми методами. Клетки обладают однородностью по морфометрическим показателям проточной цитометрии и жизнеспособны. Произвели подсчет клеток в камере Горяева. Количество клеток составило 10 млн. После этого клеточную взвесь центрифугировали в течение 5 минут на скорости 1500 об/мин. Осадок суспендировали в 5 мл среды ДМЕМ, затем прибавили питательную среду ДМЕМ=5 мл до концентрации клеток 10-12·106 в 1 мл, после чего развели взвесь клеток 3,75 мл аутологичной сыворотки до концентрации 8-10·106 1 мл.The cell culture of skin fibroblasts obtained by cultivation was removed from the mattresses using trypsin solution with DMEM medium. Cells were tested for viability by conventional methods. Cells are homogeneous in morphometric flow cytometry and viable. They counted the cells in Goryaev’s cell. The number of cells was 10 million. After this, the cell suspension was centrifuged for 5 minutes at a speed of 1500 rpm. The pellet was suspended in 5 ml of DMEM medium, then DMEM = 5 ml was added to a cell concentration of 10-12 · 10 6 in 1 ml, after which a suspension of 3.75 ml of autologous serum cells was diluted to a concentration of 8-10 · 10 6 1 ml .

Для криоконсервации рассчитали среду, содержащую по объему диметилсульфоксид (ДМСО) - 10%, аутологичную сыворотку - 20%, антибиотики и сульфаниламиды (100 МЕ/мл пенициллина натриевой соли, 100 мкг/мл стрептомицина сульфата), питательную среду ДМЕМ - 40%. Все составляющие рассчитаны на конечную концентрацию в объеме, эквивалентном объему суспензии с подлежащими криоконсервированию клетками. Среду ДМЕМ смешивали с сывороткой крови человека, пенициллином, стрептомицином до полного растворения веществ. В данном примере это составило 13,5 мл.For cryopreservation, we calculated a medium containing 10% by volume of dimethyl sulfoxide (DMSO), 20% autologous serum, antibiotics and sulfonamides (100 IU / ml of penicillin sodium salt, 100 μg / ml streptomycin sulfate), and DMEM nutrient medium - 40%. All components are designed for a final concentration in a volume equivalent to the volume of the suspension with the cells to be cryopreserved. DMEM medium was mixed with human blood serum, penicillin, streptomycin until the substances were completely dissolved. In this example, it was 13.5 ml.

Непосредственно перед процедурой криоконсервирования в среду прибавили ДМСО и охладили смесь до комнатной температуры (+18°С-+22°С). Среду прибавили к МСК.Directly before the cryopreservation procedure, DMSO was added to the medium and the mixture was cooled to room temperature (+ 18 ° C - + 22 ° C). Wednesday was added to the MSC.

Подготовленную к криоконсервированию клеточную суспензию разаликтивировали по 2 мл в стерильные криовиалы, затем каждую пробирку закрыли крышкой и перенесли в аппарат программного замораживания, охладили клеточную взвесь до +4°С -+8°С. В качестве биологического имитатора клеточной взвеси использовали ту же среду криоконсервации и такую же концентрацию клеточной взвеси, полученную из крови взрослого донора.The cell suspension prepared for cryopreservation was separated by 2 ml into sterile cryovials, then each tube was closed with a lid and transferred to a program freezing apparatus, the cell suspension was cooled to + 4 ° С - + 8 ° С. The same cryopreservation medium and the same concentration of cell suspension obtained from the blood of an adult donor were used as a biological simulator of cell suspension.

Произвели замораживание в аппарате по четырехступенчатой программе:They made a freeze in the apparatus according to a four-stage program:

первоначально охлаждали до -140°С.initially cooled to -140 ° C.

После разморозки клетки фибробластов кожи клетки были проверены на жизнеспособность и соответствие фенотипу общепринятыми методами с применением световой микроскопии (окраска метиленовой синью) и проточной цитометрии. Клетки обладают однородностью по морфометрическим показателям проточной цитометрии и жизнеспособны (окраска отсутствует при обработке иодидом пропидия 97±1,5% клеток).After defrosting the skin fibroblast cells, the cells were tested for viability and phenotype compliance by generally accepted methods using light microscopy (methylene blue staining) and flow cytometry. Cells are homogeneous in morphometric flow cytometry and viable (no color when treated with propidium iodide 97 ± 1.5% of cells).

Пример 3. Криоконсервирование стволовых клеток человека.Example 3. Cryopreservation of human stem cells.

Стволовые клетки пуповинной/плацентарной крови представляют собой гетерогенную клеточную популяцию, близкую по составу красному костному мозгу. Обычно их характеризуют одним маркером CD 34+.Cord / placental blood stem cells are a heterogeneous cell population similar in composition to the red bone marrow. Usually they are characterized by a single marker CD 34+.

Образец пуповинной/плацентарной крови методами центрифугирования разделили на плазму крови и клеточную взвесь. Из клеточной взвеси образца пуповинной/плацентарной крови пациента выделили концентрат стволовых клеток. Одновременно из плазмы пуповинной крови получили сыворотку по стандартной методике с применением коагулянта в стерильных условиях. Полученная сыворотка переносится в другую чистую пробирку. Сыворотка крови является аутологичной по отношению к концентрату стволовых клеток, и ее использовали для криоконсервации и в качестве наполнителя при выдаче клеточного материала.A cord / placental blood sample was separated by centrifugation into blood plasma and cell suspension. A stem cell concentrate was isolated from a cell suspension of a patient's umbilical / placental blood sample. At the same time, serum was obtained from umbilical cord blood plasma using a standard technique using a coagulant under sterile conditions. The resulting serum is transferred to another clean tube. Blood serum is autologous with respect to stem cell concentrate, and it was used for cryopreservation and as a filler in the delivery of cellular material.

Концентрат стволовых клеток пуповинной/плацентарной крови был получен методами первичной обработки клеточного материала (стандартная методика) без применения методик культивирования in vitro. Клетки были проверены на жизнеспособность и соответствие фенотипу общепринятыми методами с применением световой микроскопии (окраска метиленовой синью) и проточной цитометрии. Клеточная популяция обладает стандартными характеристиками по морфометрическим показателям проточной цитометрии (CD34+ - 1,2±0,2%) и жизнеспособны (окраска отсутствует при обработке иодидом пропидия 95±1% клеток). Произвели подсчет клеток в камере Горяева. Количество клеток составило 10 млн. После этого клеточную взвесь центрифугировали в течение 5 минут на скорости 1500 об/мин. Осадок суспендировали в 5 мл среды ДМЕМ, затем прибавили питательную среду ДМЕМ=5 мл до концентрации клеток 10-12·106 в 1 мл, после чего развели взвесь клеток 3,75 мл аутологичной сыворотки до концентрации 8-10·106 1 мл.Cord / placental blood stem cell concentrate was obtained by primary processing of cell material (standard procedure) without using in vitro culture techniques. Cells were tested for viability and phenotype compliance by generally accepted methods using light microscopy (methylene blue staining) and flow cytometry. The cell population has standard characteristics for morphometric indicators of flow cytometry (CD34 + - 1.2 ± 0.2%) and viable (no color when treated with propidium iodide 95 ± 1% of cells). They counted the cells in Goryaev’s cell. The number of cells was 10 million. After this, the cell suspension was centrifuged for 5 minutes at a speed of 1500 rpm. The pellet was suspended in 5 ml of DMEM medium, then DMEM = 5 ml was added to a cell concentration of 10-12 · 10 6 in 1 ml, after which a suspension of 3.75 ml of autologous serum cells was diluted to a concentration of 8-10 · 10 6 1 ml .

Для криоконсервации рассчитали среду, содержащую по объему диметилсульфоксид (ДМСО) - 10%, аутологичную сыворотку - 20%, антибиотики и сульфаниламиды (100 МЕ/мл пенициллина натриевой соли, 100 мкг/мл стрептомицина сульфата), питательную среду ДМЕМ - 40%. Все составляющие рассчитаны на конечную концентрацию в объеме, эквивалентном объему суспензии с подлежащими криоконсервированию клетками. Среду ДМЕМ смешивали с сывороткой крови человека, пенициллином, стрептомицином до полного растворения веществ. В данном примере это составило 13,5 мл.For cryopreservation, we calculated a medium containing 10% by volume of dimethyl sulfoxide (DMSO), 20% autologous serum, antibiotics and sulfonamides (100 IU / ml of penicillin sodium salt, 100 μg / ml streptomycin sulfate), and DMEM nutrient medium - 40%. All components are designed for a final concentration in a volume equivalent to the volume of the suspension with the cells to be cryopreserved. DMEM medium was mixed with human blood serum, penicillin, streptomycin until the substances were completely dissolved. In this example, it was 13.5 ml.

Непосредственно перед процедурой криоконсервирования в среду прибавили ДМСО и охладили смесь до комнатной температуры (+18°С-+22°С). Среду прибавили к МСК.Directly before the cryopreservation procedure, DMSO was added to the medium and the mixture was cooled to room temperature (+ 18 ° C - + 22 ° C). Wednesday was added to the MSC.

Подготовленную к криоконсервированию клеточную суспензию разаликтивировали по 2 мл в стерильные криовиалы, затем каждую пробирку закрыли крышкой и перенесли в аппарат программного замораживания, охладили клеточную взвесь до +4°С -+8°С. В качестве биологического имитатора клеточной взвеси использовали ту же среду криоконсервации и такую же концентрацию клеточной взвеси, полученную из крови взрослого донора.The cell suspension prepared for cryopreservation was separated by 2 ml into sterile cryovials, then each tube was closed with a lid and transferred to a program freezing apparatus, the cell suspension was cooled to + 4 ° С - + 8 ° С. The same cryopreservation medium and the same concentration of cell suspension obtained from the blood of an adult donor were used as a biological simulator of cell suspension.

Произвели замораживание в аппарате по четырехступенчатой программе:They made a freeze in the apparatus according to a four-stage program:

первоначально охлаждали до -140°С.initially cooled to -140 ° C.

После размораживания культуры клеток их количество уменьшилось на 0,1%.After thawing the cell culture, their number decreased by 0.1%.

Клетки МСК, подвергшиеся криоконсервации, были опробованы с положительным результатом в лечении онкологических заболеваний, ишемической болезни сердца, идиопатической дилатационной кардиомиопатии, аллергических заболеваний. Большую роль в лечении играет то, что клетки являются аутологичными, что сыворотка крови для их хранения тоже аутологичная. Механизм действия в каждом случае различный, но везде МСК улучшают качество жизни больного, предотвращают осложнения, дают длительную ремиссию. Обычно МСК вводят внутривенно, 1 млн клеток на 1 кг массы больного.MSC cells undergone cryopreservation were tested with a positive result in the treatment of cancer, coronary heart disease, idiopathic dilated cardiomyopathy, and allergic diseases. An important role in the treatment is played by the fact that the cells are autologous, and the blood serum for their storage is also autologous. The mechanism of action in each case is different, but everywhere MSCs improve the patient’s quality of life, prevent complications, and provide long-term remission. Typically, MSCs are administered intravenously, 1 million cells per 1 kg of patient weight.

Примером использования криоконсервированных аутологичных МСК в качестве медицинского биотрансплантата является лечение онкологических заболеваний, в частности инвазивного рака мочевого пузыря. Костный мозг для выделения МСК пунктировали до начала лечения химиотерапией, лучевой терапией. Клеточную культуру накопили путем пассирования и хранили в криохранилище. Клетки были однородными по 6 маркерам МСК, клетки жизнеспособны.An example of the use of cryopreserved autologous MSCs as a medical biotransplant is the treatment of cancer, in particular invasive bladder cancer. Bone marrow for puncture of MSCs was punctured prior to treatment with chemotherapy, radiation therapy. Cell culture was accumulated by passaging and stored in a cryogenic storage. Cells were homogeneous in 6 markers of MSCs, cells are viable.

Аутологичные МСК в среде для криоконсервирования (с аутологичной сывороткой) вводили для снижения токсического действия лечебной терапии в процессе курса лечения и по окончании его. Эффект лечения был заметным - у больных не развивались осложнения на основной курс лечения, которые обычно имеют место (гематологические, кардиологические и др.), продление жизни больных значительно превышает известные сроки.Autologous MSCs in a cryopreservation medium (with autologous serum) were introduced to reduce the toxic effect of therapeutic therapy during the course of treatment and at the end of it. The treatment effect was noticeable - patients did not develop complications on the main course of treatment, which usually take place (hematological, cardiological, etc.), prolonging the life of patients significantly exceeds the known terms.

Введение биотрансплантата - криоконсервированных аутологичных МСК в аутологичной сыворотке - дает стойкий лечебный эффект в лечении всех заболеваний, где использовали биотрансплантат, особенно неожиданным был эффект при лечении аллергии.The introduction of a biograft - cryopreserved autologous MSCs in autologous serum - gives a lasting therapeutic effect in the treatment of all diseases where a biograft was used, the effect was especially unexpected in the treatment of allergies.

Результатом предлагаемого изобретения является возможность широкого использования МСК в медицинских, косметологических целях благодаря сохранности клеток в неизменном виде. После размораживания клетки пригодны для биотрансплантации пациенту, т.к. являются его собственными и находятся в аутологичной сыворотке.The result of the invention is the possibility of widespread use of MSCs for medical, cosmetic purposes due to the preservation of cells unchanged. After thawing, the cells are suitable for biotransplantation to the patient, because are his own and are in autologous serum.

Анализируя результаты многочисленных опытов, видно, что в предлагаемой среде МСК сохраняются при криоконсервировании на 85-95%, не изменяя свои клеточные характеристики.Analyzing the results of numerous experiments, it is clear that in the proposed medium, MSCs are preserved during cryopreservation by 85-95%, without changing their cellular characteristics.

Claims (2)

1. Среда для криоконсервации клеток человека и животных, содержащая питательную среду, криопротектор диметилсульфоксид, аутологичную к консервируемым клеткам сыворотку крови, отличающаяся тем, что дополнительно содержит сульфаниламиды и антибиотики, а в качестве питательной среды используют среду Игла в модификации Дюльбекко (ДМЕМ) при следующем соотношении компонентов, об.%:1. The environment for the cryopreservation of human and animal cells, containing a nutrient medium, a cryoprotectant dimethyl sulfoxide, autologous blood serum to conserved cells, characterized in that it additionally contains sulfonamides and antibiotics, and as the nutrient medium, the needle medium in the Dulbecco modification (DMEM) is used in the following the ratio of components, vol.%: Сыворотка крови Blood serum 45-65 45-65 Диметилсульфоксид Dimethyl sulfoxide 5-15 5-15 Сульфаниламиды и антибиотики Sulfonamides and antibiotics 0,1-1,50.1-1.5 Среда ДМЕМ Wednesday DMEM Остальное до 100 The rest is up to 100
2. Биотрансплантат для медицинского применения, характеризующийся тем, что представляет собой суспензию однородных по фенотипу CD 90+, CD 105+, CD 106+, CD 44+, CD 45-, CD 34- и жизнеспособных мезенхимальных стволовых клеток, криоконсервированных в среде по п.1, причем концентрация 6 клеток составляет 4-5·106 в 1 мл биотрансплантата.2. Biotransplant for medical use, characterized in that it is a suspension of phenotypic homogeneous CD 90+, CD 105+, CD 106+, CD 44+, CD 45-, CD 34- and viable mesenchymal stem cells cryopreserved in the medium according to claim 1, wherein the concentration of 6 cells is 4-5 · 10 6 in 1 ml of biotransplant.
RU2006117109/13A 2006-05-19 2006-05-19 Method for production of mesenchymal stem cells and biotransplant using the same RU2303631C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006117109/13A RU2303631C1 (en) 2006-05-19 2006-05-19 Method for production of mesenchymal stem cells and biotransplant using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006117109/13A RU2303631C1 (en) 2006-05-19 2006-05-19 Method for production of mesenchymal stem cells and biotransplant using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2303631C1 true RU2303631C1 (en) 2007-07-27

Family

ID=38431700

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006117109/13A RU2303631C1 (en) 2006-05-19 2006-05-19 Method for production of mesenchymal stem cells and biotransplant using the same

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2303631C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107072189A (en) * 2014-07-08 2017-08-18 罗廷灿 Composition for improving stem cell stability
RU2731065C1 (en) * 2019-12-24 2020-08-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН (ИБР РАН) Cryopreservant composition for long-term storage of primary keratinocytes
RU2787934C1 (en) * 2019-04-09 2023-01-13 Инститьют Оф Кемистри, Чайниз Академи Оф Сайенсиз Biomimetic material suppressing ice growth and cryopreserving solution containing this material

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FELDMANN R.E. JR. et al. Stem cell proteomes: a profile of human mesenchymal stem cells derived from umbilical cord blood, Electrophoresis, 2005, v.26, n.14, p.2749-2758. *
АБДУЛКАДЫРОВ К.М. и др. Заготовка и хранение пуповинной крови. Сравнение трех вариантов получения плацентарной крови. Актуальные вопросы гематологии и трансфузиологии. Материалы научно-практической конференции. - СПб., 2000. *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107072189A (en) * 2014-07-08 2017-08-18 罗廷灿 Composition for improving stem cell stability
EP3178318A4 (en) * 2014-07-08 2017-12-13 Jeong Chan Ra Composition for promoting storage stability of stem cells
US10172347B2 (en) 2014-07-08 2019-01-08 Jeong Chan Ra Composition for improving stability of stem cells
CN107072189B (en) * 2014-07-08 2021-07-20 罗廷灿 Composition for improving stability of stem cells
RU2787934C1 (en) * 2019-04-09 2023-01-13 Инститьют Оф Кемистри, Чайниз Академи Оф Сайенсиз Biomimetic material suppressing ice growth and cryopreserving solution containing this material
RU2731065C1 (en) * 2019-12-24 2020-08-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН (ИБР РАН) Cryopreservant composition for long-term storage of primary keratinocytes

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jang et al. Cryopreservation and its clinical applications
US8198085B2 (en) Somatic cells for use in cell therapy
RU2663793C2 (en) Trehalose and dextran-containing solution for transplanting mammalian cells
CN104719282B (en) Peripheral blood mononuclear cell serum-free freezing medium and freezing method
CN106982821A (en) Umbilical cord mesenchymal stem cells clinic freezes protection liquid composition and application thereof
JP7401865B2 (en) Methods for obtaining enriched populations of functional mesenchymal stem cells, cells obtained thereby, and compositions comprising the cells
JP6561173B2 (en) Mammalian cell administration solution
US10104881B2 (en) Composition comprising plant-derived recombinant human serum albumin, lipids, and plant protein hydrolysates as active ingredients for cryopreservation of stem cells or primary cells
KR101321144B1 (en) Vitrification medium for stem cells and vitrification method for stem cells using the same
EP2271209A1 (en) Materials and methods for hypothermic collection of whole blood
CN108056095A (en) A kind of fat mesenchymal stem cell transport protection liquid and its application
CN109481466A (en) Use the method and cell preparation of placenta mesenchyma stem cell treatment premature ovarian failure
CN109652366A (en) For treating the placenta mesenchyma stem cell preparation of premature ovarian failure
KR20100084620A (en) Cell composition for tissue regeneration
CN108135942A (en) Stem cell therapy based on adipose-derived stem cell
JP2018531269A6 (en) Stem cell therapy based on adipose-derived stem cells
CN106701682A (en) Method for separating hematopoietic stem cells from umbilical cord blood and amplifying CD34 positive cells
US10172347B2 (en) Composition for improving stability of stem cells
RU2303631C1 (en) Method for production of mesenchymal stem cells and biotransplant using the same
CN107787960B (en) Cryopreservation liquid for retinal pigment epithelial cells and application thereof
CN110840914B (en) Method for alleviating or improving vascular disorders using cell therapeutic agent
RU2160112C1 (en) Method for producing cellular transplant from fetus tissues
Lynes Implementation of Methods for Cell Therapy Research and Assessment of the Impact of Cryopreservation
Pinaffi et al. Effect of platelet rich plasma lysate and fibroblast growth factor 2 on stallion sperm motility
KR20220050493A (en) A Cryoprotective composition for Dermal papilla-like cell comprising reducing disaccharide