Túi Bảo Quản Tế Bào, Tế Bào Gốc Dùng Trong Liệu Pháp Tế Bào

Túi bảo quản tế bào, tế bào gốc đóng một vai trò quan trọng trong việc xử lý các sản phẩm tế bào cho các ứng dụng lâm sàng trong y học tái tạo. Các túi bảo quản lạnh sử dụng cho liệu pháp tế bào được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ (US FDA) xem là vật tư y tế và phải tuân thủ tất cả các yêu cầu về an toàn, hiệu quả, khả năng rò rỉ, lấy mẫu và tính an toàn sinh học giống như bất kỳ vật tư y tế khác bằng nhựa được sử dụng trong quá trình điều trị cho bệnh nhân.

Túi bảo quản lạnh để đông lạnh các sản phẩm tế bào là loại túi nhựa đúc hoặc phẳng, tương tự như túi đựng các sản phẩm máu, tất cả đều bao gồm một khoang chứa, vị trí dán nhãn, các cổng nạp mẫu vào và cổng lấy mẫu, và được đóng gói thành từng túi riêng lẻ để đảm bảo tính vô trùng.

Các túi bảo quản lạnh được sản xuất và phân phối thường có dung tích từ 6 đến 600 mL chứa dung dịch tế bào và dung dịch bảo quản lạnh tế bào vô trùng. Quy trình phổ biến là chuyển dung dịch tế bào cần được đông lạnh vào trong túi, sau đó làm đông lạnh chúng bằng hạ nhiệt độ theo chương trình và lưu trữ trong nitơ lỏng ở pha lỏng hoặc ở pha hơi. Quy trình rã đông thường được thực hiện nhanh chóng trong nồi cách thủy ở nhiệt độ khoảng 37^oC. Dung dịch tế bào rã đông có thể được truyền trực tiếp từ túi bảo quản lạnh hoặc có thể được được xử lý tiếp theo.

Các quy định về túi bảo quản đông lạnh tế bào

Như đã lưu ý ở trên, các túi bảo quản lạnh được chỉ định là vật tư y tế vì thế quá trình sản xuất túi bảo quản lạnh phải tuân thủ các tiêu chuẩn GMP được chứng nhận bởi FDA (Mỹ) và tiêu chuẩn quốc tế (ISO). Tại Hoa Kỳ, các công ty sản xuất loại thiết bị này phải đăng ký với FDA và phải gửi tài liệu gốc về thiết bị, vật tư (DMF) hoặc nộp tài liệu 510(k) clearance đăng ký lưu hành trên thị trường. Đối với việc sử dụng và nghiên cứu lâm sàng, bác sĩ hoặc điều tra viên nên kết hợp tham chiếu DMF tương ứng với FDA, nếu các thiết bị này được sử dụng để chuẩn bị cho liệu pháp tế bào. Trong trường hợp túi bảo quản lạnh chưa có DMF hoặc 510 (k), phòng thí nghiệm phải xác nhận quy trình sản xuất bằng cách sử dụng túi bảo quản lạnh để chứng minh rằng nó an toàn và hiệu quả cho mục đích sử dụng được đề xuất.

Một số quy định và tiêu chuẩn yêu cầu số nhận dạng phải được dán vào túi bảo quản lạnh như là: số nhận dạng sản phẩm, số nhận dạng lô và số nhận dạng của nhà sản xuất. Túi bảo quản lạnh phải cung cấp một túi tích hợp hoặc các phương tiện khác để đảm bảo các nhãn nhận dạng đó. Do độ bám dính kém và khả năng đọc kém ở nhiệt độ thấp, vì thế không nên viết trực tiếp lên túi, nó cũng có thể gây tổn hại đến tính toàn vẹn của túi.

Vật liệu làm nên túi bảo quản lạnh phải đáp ứng tiêu chuẩn về khẵ năng tương thích sinh học. Tiêu chuẩn này không đảm bảo rằng các vật liệu sẽ không kích thích, ngăn chặn hoặc ảnh hưởng đến các tế bào tiếp xúc với chúng. Tuy nhiên, một số nhà sản xuất có thể cung cấp thêm thông tin về cách vật liệu tương tác với các tế bào. Người sử dụng có trách nhiệm chứng minh rằng các sản phẩm tế bào không bị suy giảm khi tiếp xúc với các vật liệu chứa bảo quản lạnh.

Vật liệu túi bảo quản đông lạnh tế bào

Các vật liệu được sử dụng để sản xuất túi bảo quản lạnh và các phụ kiện của túi có thể được phân loại là chất dẻo hoặc không dẻo. Túi bảo quản lạnh dẻo được làm từ loại nhựa nhiệt dẻo được gọi là polyolefin, chúng là hỗn hợp của các họ polyetylen, polypropylen, polyvinylclorua (PVC) và Ethyl Vinyl Acetate (EVA) với chất làm dẻo như di(2-ethylhexyl) phthalate (DEHP). Polyolefin cần chất hóa dẻo để có tính linh hoạt hơn. Nhưng ngay cả các polyolefin đã được hóa dẻo cũng trở nên cứng dưới khoảng -50^oC, và chúng có thể bị gãy nếu bị uốn cong khi bảo quản dưới nhiệt độ này. Vì thế, các túi bảo quản lạnh thường được bảo vệ là đặt trong hộp cassettes trong quá trình bảo quản đông lạnh. Túi bảo quản đông lạnh có thể được bọc thêm bằng túi overwrap để bảo vệ nhiểm vi sinh với các túi khác trong quá trình bảo quản đông lạnh.

Kể từ những năm 1960, các tế bào hồng cầu đã được đông lạnh trong túi PVC dẻo với DEHP, chất DEHP này đã được chứng minh là có thể rỉ ra từ các túi PVC và tích tụ trong các thành phần của máu và tác động mạnh mẽ lên các tế bào hồng cầu. Nhưng chưa có báo cáo nào về việc chúng có ảnh hưởng lên các tế bào bạch cầu được sử dụng trong liệu pháp tế bào. Một số loại bạch cầu như là bạch cầu đơn nhân, có tính bám dính vào nhiều vật liệu nhựa.

Túi bảo quản lạnh không dẻo được làm bằng nhựa fluorocarbon như fluorinated ethylene propylene (FEP). Chúng thường đắt hơn túi polyolefin, nhưng có tính mềm dẻo tự nhiên và không cần chất hóa dẻo, và các tế bào không bám dính vào fluorocarbon.

Chất bảo quản lạnh tế bào

Dimethylsulfoxide (DMSO) là chất bảo quản lạnh thường được sử dụng cho các sản phẩm liệu pháp tế bào. Thật không may, DMSO cũng là dung môi cho hầu hết các chất hóa dẻo bao gồm DEHP. Khi DMSO được bổ sung vào dung dịch tế bào, một phản ứng tỏa nhiệt sẽ làm nóng dung dịch tế bào. Để hạn chế tổn thương tế bào do nhiệt, và để hạn chế dung môi làm hỏng túi bảo quản lạnh có thành phần polyolefin, cả DMSO và dung dịch tế bào thường được làm lạnh riêng trước khi chúng được kết hợp với nhau. Quy trình hạ nhiệt sản phẩm tế bào phải được thực hiện càng nhanh càng tốt sau khi xử lý. Một cách để đẩy nhanh quá trình này là dung dịch DMSO được đưa vào trước trong các túi bảo quản lạnh fluorocarbon, sau đó thêm dung dịch tế bào và bắt đầu đông lạnh ngay lập tức. Chưa có bất kỳ báo cáo nào chứng minh DMSO ảnh hưởng fluorocarbon ở bất kỳ nhiệt độ nào.

Hộp cassettes

Các túi bảo quản lạnh được đặt trong các hộp cassettes làm bằng kim loại để cấp đông, bảo quản và vận chuyển. Các hộp này là các hộp phẳng, thường là nhôm có đặc tính truyền nhiệt được thiết kế để bảo vệ túi bảo quản lạnh trong quá trình đông lạnh. Túi bảo quản lạnh phải vừa với hộp cassettes, phải có đủ không gian để mở rộng. Các hộp cassettes được sản xuất để vừa với các giá đỡ được thiết kế cho tủ đông của cơ sở cũng như là phải phù hợp với túi bảo quản lạnh. Tùy thuộc vào hộp cassettes, độ dày của dung dịch huyền phù tế bào đông lạnh sẽ từ 4 đến 10 mm. Việc lựa chọn kích thước túi sẽ phụ thuộc vào loại sản phẩm liệu pháp tế bào

Túi bao ngoài

Các túi bảo quản lạnh tế bào có thể bị vỡ khi vận chuyển, do các góc cạnh của trong túi, hoặc do các khiếm khuyết của vật liệu túi. Nếu túi bảo quản lạnh bị vỡ khi đang được lưu trữ trong nitơ lỏng, có thể là tác nhân lây nhiễm với các túi tế bào hiện diện trong bồn nitơ lỏng. Do đó, các túi bảo quản lạnh tế bào được bảo quản trong nitơ lỏng phải được bao bọc bằng túi bao ngoài (túi overwrap) và hàn kín trước khi đặt vào hộp cassette. Túi bao ngoài được thiết kế và tiệt trùng.ong

Túi bao ngoài có thể được làm bằng vật liệu giống như túi bảo quản lạnh hoặc từ các loại nhựa khác bền và dẻo nhằm tránh bị vỡ túi trong quá trình lưu trữ trong nitơ lỏng.

Các thao tác trong phòng Lab

Việc sản xuất các sản phẩm liệu pháp tế bào yêu cầu các thao tác vô trùng trong chuyển dung dịch tế bào vào túi hoặc lấy mẫu tế bào ra khỏi túi bảo quản lạnh. Vì thế, túi bảo quản lạnh phải có đường ống có thể nối với một túi khác bằng cách sử dụng thiết bị nối ống vô trùng (hoặc các phương pháp tương tự) để đảm bảo vô trùng. Tương tự, trong quá trình rã đông tế bào, túi bảo quản tế bào có một cổng khác để thao tác vô trùng chuyển tế bào sang túi khác. Tủ an toàn sinh học được cần và phải đạt cấp độ vô trùng ở mức 1x10³.

Hầu hết, các túi bảo quản lạnh tế bào đều có một hoặc nhiều cổng. Khi các tế bào/ tế bào gốc được chỉ định sử dụng ngay sau khi rã đông, cổng của túi có thể được đâm bằng đầu nhọn của ống truyền để có thể chuyển dung dịch tế bào đã rã đông sang hệ thống truyền. Nếu tế bào cần được xử lý thêm, tế bào phải được chuyển trong điều kiện vô trùng.

Kiểm soát tốc độ đông lạnh

Một đặc điểm khác là túi bảo quản lạnh phải dẫn nhiệt tốt. Hộp cassette chứa túi bảo quản lạnh thường được đặt trong thiết bị hạ nhiệt độ theo chương trình (thiết bị CRF) với tốc độ được kiểm soát để giảm thiểu sự hình thành các tinh thể đá trong tế bào. Nhiệt độ bên trong túi bảo quản lạnh phải tuân theo nhiệt độ của thiết bị CRF được kiểm soát để đạt được độ đông đồng nhất trong dung dịch tế bào.  

Trong hầu hết các quy trình, thiết bị hạ nhiệt độ theo chương trình làm giảm nhiệt độ xuống dưới -50^oC. Tại nhiệt độ nàu, hộp cassette chứa túi bảo quản lạnh tế bào được chuyển đến thiết bị lưu trữ tế bào. Nhiệt độ lưu trữ trong hệ thống lưu trữ nitơ lỏng ở pha lỏng là -196^oC, trong khi nhiệt độ hệ thống lưu trữ nitơ lỏng ở pha hơi khoảng -25^oC đến -175^oC. Các túi bảo quản lạnh phải được chứng minh là không bị giảm chất lượng, bị vỡ trong quá trình bảo quản đông lạnh. Các sản phẩm tế bào đã được rã đông và ghép thành công, ngay cả sau thời gian dài bảo quản lạnh (vài chục năm).