در تاسیسات بانک سلولی چه می‌گذرد؟

🧬مبحث: بیوتکنولوژی 📝مقاله قبلی:توسعه رده‌های سلولی;مراحل و بهینه‌سازی 📝مقاله بعدی: بهینه سازی متعادل Upstream و Downstream 💻مدرسه تکمیلی: مدرسه مقدماتی و پیشرفته بیوتکنولوژی 🖊شماره مقاله: 12

سال هاست که از سلول‌ها و بافت حیوانات برای تحقیق، توسعه و تولید واکسن‌ها استفاده می‌شود. رده سلول‌های خاصی از BHK، CHO و هیبریدوما به طور مداوم در تولید محصولات بیوتکنولوژی استفاده می‌شوند.

افزایش استفاده از رده‌های سلولی برای تولید طیف وسیعی از داروهای بیولوژیک، نیاز مهمی را به همراه آورد: بسترهای سلولی قابل اطمینان و ایمن، برای تولید مجدد.

در این مقاله دلیل استفاده از بانک های سلولی، چالش‌های نگهداری، روش اعتبارسنجی و صلاحیت بانک‌های سلولی را بررسی می‌کنیم.

چرا به بانک های سلولی نیاز داریم؟

هنگامی که یک رده سلولی مطلوب ایجاد شد، نیاز است از آلودگی با میکروارگانیسم‌ها و دیگر سلول‌ها در امان بماند و طی پاساژ در آزمایشگاه خصوصیات پایداری نشان دهد تا ارزشش حفظ شود. حفظ این سلول‌ها با کشت مداوم مشکلاتی دارد.

محیط کشت همانطور که به رشد سلول مدنظر ما کمک می‌کند، به رشد باکتری‌ها و قارچ‌ها هم کمک می‌کند پس خطر آلودگی بالاست.

نوعی نامحسوس‌تر از آلودگی با مایکوپلاسما رخ می‌دهد. از آنجا که مایکوپلاسما معمولا با غشای سلول ارتباط نزدیکی دارد و کلونی‌سازی نمی‌کند، تشخیص آن مشکل است.

از طرف دیگر خطر جهش های ژنتیکی طی پاساژها وجود دارد و همچنین حفظ رده سلولی با کشت مداوم هزینه‌های زیادی را به همراه دارد.

نمونه‌هایی از خطوط سلولی که با سلول مبدا خود تفاوت داشتند:

• گارتلر (1967): آلودگی متقابل رده سلول‌های سرطانی پستان
• نلسون ریس و دیگران (1977): آلودگی متقابل گسترده به سلول‌های تومور پستان انسان و دیگران
• مستر و همکاران (1988): آلودگی سلول‌های سرطانی مثانه
• هریس و همکاران (1991): آلودگی رده‌های سلولی قلبی بیماری هاجکینز انسانی با سلول‌های غیرانسانی

چنین حوادثی نیاز به سلول‌های ایمن و استاندارد را برجسته می‌کنند. بانک‌های سلولی منبع امنی از سلول‌های استاندارد را فراهم می‌کنند و با انجماد سلول‌ها این هزینه‌ها را کاهش می‌دهند. به طور معمول از بانک‌های سلولی در زمینه‌ تحقیقات سلول‌های بنیادی و صنایع دارویی و بیوتکنولوژی استفاده می‌شود.

اعتبارسنجی روش‌های حفظ و صلاحیت بانک سلول:

همگنی و قابلیت باز تولید یکی از نیازهای اساسی بانک‌های سلولی است. برخی افراد در تهیه ویال‌های بانک سلولی دچار یک اشتباه بزرگ اقتصادی می‌شوند: آن‌ها برای رسیدن به تعداد بیشتر، ویال‌ها را رقیق تولید می‌کنند.

تعداد سلول‌های ذخیره شده در هر آمپول یا ویال باید برای بازسازی رده سلولی کافی باشد. اگر ویال شما رقیق باشد، باید پاساژهای بیشتری را برای رسیدن به تراکم کافی طی کنید که زمان و هزینه زیادی را به دنبال خواهد داشت.

مستندسازی رویه‌ها، کشت‌ها و شناساگرهای استفاده شده برای ارتقای کیفیت کار علمی و ردیابی سلول‌هایی که برای تولید یا آزمایش محصولات دارویی مصرف می‌شوند، ضروری است. با این کار نه تنها صلاحیت بانک سلولی مستند خواهد شد، بلکه در ایجاد ثبات در ویژگی‌های سلول‌ها با پاساژ برای اطمینان از عملکرد سلول‌های بانک نیز اهمیت دارد.

تا بیشتر از این در مورد مستندات گیج نشده اید بیایید به با فلوچارت زیر روابط پیچ در پیچ مستندسازی و استفاده آن‌ها برای اعتبارسنجی را بهتر درک کنیم:

منابعی برای آشنایی بیشتر : 🖊 راهنمای FDA برای صنایع واکسن سازی که در بخش C به بانک سلولی می پردازد. 🖊 توصیه WHO برای ارزیابی کشت سلول‌های حیوانی به عنوان بستر برای تولید محصولات دارویی بیولوژیکی و توصیف بانک سلول

مشکلات نگهداری طولانی مدت:

وقتی سلول‌ها برای مدت طولانی ذخیره شوند، احتمال خطراتی مثل گوناگونی دمای نگهداری و آلودگی، بالا می‌رود.

داستان‌های از دست رفتن رده‌های سلولی و مواد ارزشمند داخل بانک‌های سلولی کم نیستند. البته نگران نباشید، اغلب مشکلات راه‌حل‌های ساده دارند و فقط باید حواستان به ریشه آن‌ها باشد.

مثلا ممکن است برداشت و امور نگهداری تجهیزات، رده‌های سلولی ذخیره شده در بانک را در سیکل‌های دمایی قرار دهد. یا وقتی که برای دسترسی به ویال کل قفسه را خارج می‌کنیم و به دمای اتاق می‌رسانیم.

باید در نگهداری از مخازن هم مراقب باشید چون بی توجهی به دستگاه‌ها عواقب مخرب شدیدی برای سلول‌ها به همراه دارد.

آلودگی میکروبی از منابع محیطی می‌تواند وارد بانک سلولی شود. بنابراین ذخیره‌سازی طولانی مدت حداقل به خاطر پاک کردن لجن یخ کف ظروف، چندان منفعت ندارد.

2 نکته که به محافظت از ویال‌ها در برابر آلودگی کمک می‌کند:

• ضدعفونی دقیق ویال‌های احیا شده
• استفاده از جعبه‌های مهر و موم شده برای نگهداری ویال‌ها

تشعشعات طبیعی نیز به عنوان خطری برای زنده ماندن یا ایجاد جهش در سلول‌ها و بافت‌های ذخیره شده در بانک، شناخته می‌شوند.

با همه این‌ها، مدرک روشنی از اثرات سو ذخیره طولانی مدت، به شرط وجود شرایط مناسب، حتی برای سیستم‌های بیولوژیکی حساس دیده نشده است.

برای افزایش امنیت مواد ذخیره شده می‌توان از چند روش ساده استفاده کرد:

• نظارت دستی یا اتوماتیک بر دما یا سطح نیتروژن مایع
• سیستمی برای مستند کردن هر کار انجام شده و روش‌های نگهداری
• کنترل دوره‌ای : بازرسی ایمنی
• نگهداری ذخایر مهم در ته ظروف یا به صورت جداگانه

باید حواستان باشد که روش‌های بالا نمی تواند در برابر خرابی دستگاه ها و از دست دادن عایق، از بانک شما محافظت کند. بنابراین برنامه‌ریزی برای شرایط احتمالی نیز جنبه مهمی از مدیریت بانک‌های سلولی است.

برای مثال می‌توان سیستم‌های پشتیبانی داشت تا در صورت بروز مشکل در دستگاه‌ها به سرعت ویال‌ها را جا به جا کرد. همچنین سیستم‌های مدیریت ذخیره باید شامل موجودی از تمام مواد بانک باشند (این یک الزام قانونی برای هزاران ماده نوترکیب تحت قوانین بهداشت و ایمنی در برخی از کشورها است).

مشخصات و طراحی تاسیسات:

معیارهای مختلفی برای ایجاد چنین تاسیساتی باید در نظر گرفته شود:

✔در مرحله اول باید فضای کافی برای نگهداری مخازن و سیستم‌های لازم تامین شود.

✔دسترسی به مخازن باید برای جلوگیری از انتقال آلودگی و عفونت محدود باشد.

✔محل نگهداری باید به خوبی تهویه شود تا در اثر آزاد شدن گاز نیتروژن در زمان پر کردن ذخایر یا نشتی‌های احتمالی، تخلیه اکسیژن رخ ندهد.

✔ذخایر نیتروژن مایع چالش‌های ایمنی قابل توجهی را برای کارکنان آزماشگاه به وجود می‌آورند.

✔اقدامات اورژانسی مستند شده و استفاده از هشدار‌های قابل مشاهده و قابل شنیدن برای کاهش اکسیژن، از جمله اقدامات ضروری است.

✔یک سنسور اکسیژن باید زیر سطح ارتفاع سر برای تشخیص میزان اکسیژن، نصب شود.

✔در صورت نیاز به فن‌های تهویه خروجی، آن‌ها باید هم سطح زمین قرار بگیرند، زیرا بخار نیتروژن از هوا متراکم‌تر است و در پایین قرار می‌گیرد.

فرق سیستم‌های انجماد سلول‌ها چیست؟

مهم است که مشخص کنید محل ذخیره در نیتروژن مایع، بخار نیتروژن یا فریزر الکتریکی است؟

از نظر تئوری، فاز مایع نیتروژن کمترین و پایدارترین دمای ذخیره را فراهم می‌کند پس برای ذخیره طولانی مدت استفاده می‌شود. با این حال باید امکان انتقال ویروس‌ها در نظر گرفته شود.

ذخیره سازی در فاز بخار ریسک سیکل‌های دمایی را افزایش می‌دهد اما معمولا برای دسترسی منظم، امن‌تر و راحت‌تر است. برخی تولیدکنندگان مثل CBS ذخایر بخار نیتروژنی تولید می‌کنند که در دیواره‌هایش نیتروژن مایع در جریان است. این مسئله ایمنی را بهبود می‌بخشد و در حفظ دمای ثابت نمونه‌ها بهتر عمل می‌کند.

فریزرهای برقی سیستم‌های کابردی را برای نگهداری ارائه می‌کنند. در سیستم‌های چند کاربره ممکن است، نسبت به ذخیره با بخار نیتروژن، سیکل‌های دمایی بیشتری را داشته باشند. همچنین باید به خطر قطع منبع تغذیه توجه داشت. سیستم‌های پشتیبانی نیتروژن مایع یا دی اکسید کربن برای مدیریت شرایط اضطراری مورد نیاز اند.

دو نکته مهم در استفاده از مخازن نیتروژن مایع: هزینه و ایمنی

ما می‌دانیم نیتروژن تجاری در محل تولیدش تست می‌شود و آلودگی میکروبی ندارد اما برای انتقال راه طولانی و پرخطری را می‌گذراند. کامیون‌های حمل به مکان‌هایی با ارگانیسم‌ها و معرف‌های مختلف، رفت و آمد دارند که می‌تواند نیتروژن شما را هم آلوده کند.

شاید بخواهید نیتروژن خودتان را کنار بانک تولید کنید تا خیالتان از بابت هر نوع خطر آلودگی و کیفیت راحت باشد. باید در نظر داشته باشید که تولید نیتروژن در محل هزینه‌های گزافی را برایتان می‌تراشد، البته شاید در طولانی مدت کارتان اقتصادی باشد.

انتقال نیتروژن از یک سازمان به دیگری خطرات خودش را دارد. مخازن تحت فشار باید از راهروهای عمومی رد شوند که خطر بالایی دارد مثلا شاید برخوردی صورت بگیرد و مخازن آسیب ببینند و باقی ماجرا.

لوله‌کشی از محل تحویل هم گران است و در فواصل طولانی کاربرد ندارد. کامیون‌های موتور گزینه خوبی برای حمل هستند و خطر جابه‌جایی را به طور قابل توجه‌ای کاهش می‌دهند.

در آخر:

وقتی اولین رده سلولی مطلوب ایجاد شد، ذخیره آن در بانک سلولی برای محافظت از آن ضروری است. برای تایید مسائلی مثل زنده بودن، ویژگی ها و کیفیت سلول ها باید بازرسی‌های دوره ای صورت بگیرد و مسائل مورد نیاز برای حفظ درست سلول‌ها باید رعایت شود.

مشکلات تهدید کننده نگهداری طولانی مدت و راه حل هایی برای جلوگیری از نابودی بانک سلول توضیح داده شد. اطلاعاتی از طرح تاسیسات بانک سلولی داده شد اما باید توجه داشت که انتخاب شرایط نگهداری وابسته به مصرف بانک و صلاح دید طراح فرایند می‌باشد.

برای آشنایی با انواع بانک‌های سلولی و کاربرد هر یک می‌توانید وبینار کشت سلول‌های جانوری  از مدرسه بایووب را تماشا کنید.