FR3134116A1 - Cellular microcompartments comprising lymphocytes forming a 3D cluster culture and having low TNF alpha content - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un microcompartiment cellulaire en trois dimensions ou un ensemble de microcompartiments cellulaires en trois dimensions de forme ovoïde, cylindrique, sphéroïde ou sphérique ou sensiblement ovoïde, cylindrique, sphéroïde ou sphérique dont la plus petite dimension est comprise entre 200 et 400µm, comprenant une couche externe en hydrogel définissant une partie interne, ladite partie interne comprenant dans un milieu entre 500 et 5000 lymphocytes formant une culture groupée en trois dimensions et ayant une teneur en TNF alpha inférieure à 100ng/mL de milieu. L’invention a également pour objet un procédé de préparation d’un tel microcompartiment ou ensemble de microcompartiment.The invention relates to a three-dimensional cellular microcompartment or a set of three-dimensional cellular microcompartments of ovoid, cylindrical, spheroidal or spherical or substantially ovoid, cylindrical, spheroidal or spherical shape, the smallest dimension of which is between 200 and 400µm, comprising an external hydrogel layer defining an internal part, said internal part comprising in a medium between 500 and 5000 lymphocytes forming a grouped culture in three dimensions and having a TNF alpha content less than 100ng/mL of medium. The invention also relates to a process for preparing such a microcompartment or set of microcompartments.
Description
La présente invention se rapporte au domaine de la culture cellulaire de lymphocytes à grande échelle. L’invention a en particulier pour objet un microcompartiment cellulaire particulier, son procédé de préparation et ses utilisations.The present invention relates to the field of large-scale lymphocyte cell culture. The invention relates in particular to a particular cellular microcompartment, its preparation process and its uses.
Les progrès réalisés au cours de ces dernières décennies ont permis de mettre en avant l’intérêt de la thérapie cellulaire pour traiter de nombreuses pathologies.The progress made over the last few decades has highlighted the value of cell therapy for treating numerous pathologies.
La thérapie cellulaire se définit comme l’administration de cellules vivantes à un patient dans le but de prévenir, traiter ou d’atténuer une pathologie. L’objectif est d’obtenir un effet durable grâce à une injection de cellules thérapeutiques.Cell therapy is defined as the administration of living cells to a patient with the aim of preventing, treating or alleviating a pathology. The objective is to obtain a lasting effect thanks to an injection of therapeutic cells.
De nombreuses approches de thérapie cellulaire peuvent être envisagées telles que :
- l’approche dite autologue dans laquelle le patient est son propre donneur.
- l’approche dite allogénique dans laquelle le donneur est différent du patient.Many cell therapy approaches can be considered, such as:
- the so-called autologous approach in which the patient is his own donor.
- the so-called allogeneic approach in which the donor is different from the patient.
La thérapie cellulaire recouvre de larges domaines thérapeutiques et s’applique à de nombreux types cellulaires allant des cellules pluripotentes jusqu’aux cellules adultes spécialisées à fonction métabolique (e.ghépatocytes) ou à fonction mécanique (e.gmyoblastes, chondrocytes), en passant par les lignées hématopoïétiques telles que les cellules mononucléées du sang (e.glymphocytes T ou lymphocytes NK).Cell therapy covers broad therapeutic areas and applies to numerous cell types ranging from pluripotent cells to specialized adult cells with metabolic function ( eg hepatocytes) or mechanical function ( eg myoblasts, chondrocytes), including cell lines. hematopoietic cells such as blood mononuclear cells ( eg T lymphocytes or NK lymphocytes).
Une des thérapies les plus prometteuse à ce jour est la thérapie cellulaire CAR (Récepteur antigénique chimérique). Les cellules CAR-T sont des lymphocytes T exprimant des récepteurs antigéniques chimériques qui sont des récepteurs artificiels conçus pour reconnaitre un antigène présent à la surface des cellules tumorales. Les cellules CAR-T guident le système immunitaire pour cibler et éradiquer les cellules cancéreuses. Cette approche est considérée comme une avancée majeure dans l’immunothérapie et de nombreuses cellules CAR-T sont en cours de développement de façon à étendre leurs utilisations. Les cellules CAR-T sont produites en général selon l’approche autologue. Toutefois, il est également possible de créer des cellules CAR-T allogéniques.One of the most promising therapies to date is CAR (Chimeric Antigen Receptor) cell therapy. CAR-T cells are T lymphocytes expressing chimeric antigen receptors which are artificial receptors designed to recognize an antigen present on the surface of tumor cells. CAR-T cells guide the immune system to target and eradicate cancer cells. This approach is considered a major advance in immunotherapy and many CAR-T cells are being developed to expand their uses. CAR-T cells are generally produced using the autologous approach. However, it is also possible to create allogeneic CAR-T cells.
Il existe également une alternative utilisant des lymphocytes NK (natural killer). Les lymphocytes NK sont des cellules effectrices cytotoxiques très puissantes ayant démontré un effet antitumoral.There is also an alternative using NK (natural killer) lymphocytes. NK lymphocytes are very potent cytotoxic effector cells that have demonstrated an antitumor effect.
Afin de pouvoir développer le potentiel des thérapies cellulaires utilisant des lymphocytes, notamment les thérapies CAR-T ou CAR-NK, il est nécessaire de pouvoir s’appuyer sur des techniques de culture cellulaire de lymphocytes à grande échelle.In order to be able to develop the potential of cell therapies using lymphocytes, in particular CAR-T or CAR-NK therapies, it is necessary to be able to rely on large-scale lymphocyte cell culture techniques.
La productionex vivode cellules immunitaires tels que les lymphocytes T ou NK est particulièrement complexe, surtout à grande échelle. En effet, les méthodes de culturesin vitrodéveloppées à ce jour sont trop stressantes et conduisent rapidement à l’épuisement cellulaire ne permettant pas de produire les lymphocytes à grande échelle.In vivo, la prolifération des cellules immunitaires se produit principalement dans des environnements mécaniquement stables tels que des tissus solides. L’environnement d’un bioréacteur étant rempli de contraintes de cisaillement non physiologiques, les taux d’expansion obtenus sont généralement encore insuffisants par rapport aux capacités d’expansionin vivo.The ex vivo production of immune cells such as T or NK lymphocytes is particularly complex, especially on a large scale. Indeed, the in vitro culture methods developed to date are too stressful and quickly lead to cellular exhaustion, making it impossible to produce lymphocytes on a large scale. In vivo , immune cell proliferation occurs primarily in mechanically stable environments such as solid tissues. Since the environment of a bioreactor is filled with non-physiological shear stresses, the expansion rates obtained are generally still insufficient compared to in vivo expansion capacities.
Actuellement, il n’existe aucune solution satisfaisante pour produire rapidement à grande échelle des lymphocytes fonctionnels, en particulier des cellules CAR-T ou CAR-NK.Currently, there is no satisfactory solution to rapidly produce functional lymphocytes, in particular CAR-T or CAR-NK cells, on a large scale.
Plusieurs méthodes de cultures sont principalement utilisées pour l’expansion des cellules CAR : la culture statique en flasque, la culture en sac statique perméables aux gaz et la culture en bioréacteur à mouvement de bascule (Vormittag P, Gunn R, Ghorashian S, Veraitch FS. Curr Opin Biotechnol. 2018), la plateforme G-rex® (Ludwig et al. “Methods and Process Optimization for Large-Scale CAR T Expansion Using the G-Rex Cell Culture Platform” Methods Mol Biol 2020;2086:165-177).Several culture methods are mainly used for the expansion of CAR cells: static flask culture, gas-permeable static bag culture and rocking bioreactor culture (Vormittag P, Gunn R, Ghorashian S, Veraitch FS . Curr Opin Biotechnol. 2018), the G-rex® platform (Ludwig et al. “Methods and Process Optimization for Large-Scale CAR T Expansion Using the G-Rex Cell Culture Platform” Methods Mol Biol 2020;2086:165-177 ).
Toutefois, ces méthodes de culture ne sont pas adaptées à la production de lymphocytes à grande échelle en raison d’exposition des cellules à de nombreuses étapes de manipulation augmentant les risques de contaminations, d’exposition des cellules à des stress trop importants et/ou de contraintes de développement et de capacité des plateformes et méthodes utilisées. Par ailleurs, le travail de maintien en culture et de stockage serait trop exigeant pour une production à grande échelle.However, these culture methods are not suitable for the production of lymphocytes on a large scale due to exposure of the cells to numerous handling steps increasing the risks of contamination, exposure of the cells to excessive stress and/or development constraints and capacity of the platforms and methods used. Furthermore, the work of maintaining cultivation and storage would be too demanding for large-scale production.
Pour remédier à ce problème, l’art antérieur propose d’activer les lymphocytes avant leur mise en culture afin d’obtenir une prolifération rapide des lymphocytes.To remedy this problem, the prior art proposes activating the lymphocytes before their cultivation in order to obtain rapid proliferation of the lymphocytes.
Néanmoins, l’activation précoce des lymphocytes engendre un processus physiologique d’épuisement cellulaire. L’épuisement correspond à une maturation précoce des cellules T naïves vers une sous population de lymphocytes T effecteurs limitant la persistance du greffonin vivo.However, the early activation of lymphocytes generates a physiological process of cellular exhaustion. Exhaustion corresponds to an early maturation of naive T cells towards a subpopulation of effector T lymphocytes limiting the persistence of the graft in vivo .
Une autre solution proposée par l’art antérieur est l’utilisation de microtubes d’hydrogel et d’alginate suspendus dans un milieu de culture cellulaire. Cette méthode rapporte un taux d’expansion des lymphocytes de 320 à 14 jours de culture (Lin et al. Adv. Healthcare Mater. 2018, 1701297)Another solution proposed by the prior art is the use of hydrogel and alginate microtubes suspended in a cell culture medium. This method reports a lymphocyte expansion rate of 320 at 14 days of culture (Lin et al. Adv. Healthcare Mater. 2018, 1701297)
Toutefois, bien que cette méthode apporte un taux d’expansion satisfaisant, elle n’est pas adaptée pour une culture à grande échelle. Cette méthode nécessiterait de mettre au point un système de culture dédié et serait trop compliquée à adapter à grande échelle.However, although this method provides a satisfactory expansion rate, it is not suitable for large-scale cultivation. This method would require developing a dedicated cultivation system and would be too complicated to adapt on a large scale.
Par ailleurs cette méthode ne garantit pas le phénotype fonctionnel des lymphocytes et par conséquent que l’action des lymphocytes soit durable.Furthermore, this method does not guarantee the functional phenotype of the lymphocytes and therefore that the action of the lymphocytes is lasting.
La complexité de la différentiation et de la fonction de chaque sous population de lymphocyte font que l’analyse du phénotype lors de la prolifération est une donnée essentielle pour mener à bien toute thérapie à base de lymphocytes, en particulier les thérapies utilisant des cellules CAR-T ou CAR-NK.The complexity of the differentiation and function of each lymphocyte subpopulation means that the analysis of the phenotype during proliferation is essential data to successfully carry out any lymphocyte-based therapy, in particular therapies using CAR- cells. T or CAR-NK.
Les sous populations de lymphocytes T les moins différenciés tels que les lymphocytes T naifs et lymphocytes Tscm (cellule souche mémoire) semblent particulièrement importantes pour garantir un effet durable chez les patients (Vita Golubovskaya and Lijun Wu (Cancers 2016, 8, 36). De plus, les sous-populations NK « memory-like » permettent une persistance de la réponse clinique (Romee et al. « Cytokine activation induces human memory-like NK cells » Blood 2012 Dec 6;120(24):4751-60).The least differentiated subpopulations of T lymphocytes such as naive T lymphocytes and Tscm lymphocytes (memory stem cell) seem particularly important to guarantee a lasting effect in patients (Vita Golubovskaya and Lijun Wu (Cancers 2016, 8, 36). Furthermore, “memory-like” NK subpopulations allow persistence of the clinical response (Romee et al. “Cytokine activation induces human memory-like NK cells” Blood 2012 Dec 6;120(24):4751-60).
D’autre part, on sait également que la sous population de lymphocyte T effecteur est essentielle pour garantir un effet significatif sur la ou les cellules cibles.On the other hand, we also know that the effector T lymphocyte subpopulation is essential to guarantee a significant effect on the target cell(s).
Il apparait donc nécessaire de maitriser les sous populations cellulaires lors de la culture des lymphocytes à grande échelle pour obtenir un ratio optimal entre la persistance et l’efficacité in vivo.It therefore appears necessary to control cell subpopulations during large-scale lymphocyte culture to obtain an optimal ratio between persistence and in vivo effectiveness.
Les processus de production actuels impliquant des lymphocytes ont un coût très important et sont difficiles à mettre à grande échelle et aboutissent à des lymphocytes de qualité mitigée et de persistance réduite.Current production processes involving lymphocytes are very expensive and difficult to scale up and result in lymphocytes of mixed quality and reduced persistence.
Il existe donc un besoin important pour une solution permettant une production à grande échelle de lymphocytes avec un phénotype fonctionnel, pour répondre à une demande indispensable de thérapie cellulaire basée sur les lymphocytes.There is therefore a significant need for a solution enabling large-scale production of lymphocytes with a functional phenotype, to meet an essential demand for lymphocyte-based cell therapy.
L’objectif de l’invention est par conséquent de répondre à l’ensemble de ces besoins et de pallier les inconvénients et limites de l’art antérieur.The objective of the invention is therefore to meet all of these needs and to overcome the disadvantages and limitations of the prior art.
Pour répondre à cet objectif, l’invention propose de passer par un microcompartiment particulier pour obtenir une production à grande échelle de lymphocytes, adaptés à des utilisations en thérapie cellulaire.To meet this objective, the invention proposes using a particular microcompartment to obtain large-scale production of lymphocytes, suitable for use in cell therapy.
A cet effet, l’invention a pour objet un microcompartiment cellulaire en trois dimensions clos de forme ovoïde, cylindrique, sphéroïde ou sphérique ou sensiblement ovoïde, cylindrique, sphéroïde ou sphérique, dont la plus petite dimension est comprise entre 200 et 400µm, comprenant une couche externe en hydrogel définissant une partie interne, ladite partie interne comprenant dans un milieu entre 500 et 5000 lymphocytes formant une culture groupée en trois dimensions ayant une teneur en Facteur de nécrose tumorale endogène (TNF alpha) inférieure à 100 ng/mL du milieu.For this purpose, the subject of the invention is a closed three-dimensional cellular microcompartment of ovoid, cylindrical, spheroid or spherical or substantially ovoid, cylindrical, spheroid or spherical shape, the smallest dimension of which is between 200 and 400 μm, comprising a external hydrogel layer defining an internal part, said internal part comprising in a medium between 500 and 5000 lymphocytes forming a three-dimensional grouped culture having a content of endogenous tumor necrosis factor (TNF alpha) less than 100 ng/mL of the medium.
Préférentiellement, la partie interne du microcompartimentµ comprend une teneur en perforine inférieure à 0,5 µg/mL du milieu et/ou une teneur en en granzyme B inférieure à 1 µg/mL du milieu et/ou une teneur en IL6 inférieure à 0,5 µg/mL du milieu et/ou une teneur en GM-CSF inférieure à inférieure à 0,5 µg/mL du milieu.Preferably, the internal part of the microcompartmentµ comprises a perforin content of less than 0.5 µg/mL of the medium and/or a granzyme B content of less than 1 µg/mL of the medium and/or an IL6 content of less than 0, 5 µg/mL of the medium and/or a GM-CSF content of less than less than 0.5 µg/mL of the medium.
Avantageusement, le microcompartiment selon l’invention permet de produire des lymphocytes présentant un phénotype fonctionnel tout en garantissant une production rapide à grande échelle.Advantageously, the microcompartment according to the invention makes it possible to produce lymphocytes presenting a functional phenotype while guaranteeing rapid production on a large scale.
Selon un mode de réalisation particulièrement adapté, le microcompartiment selon l’invention comprend des lymphocytes formant une culture groupée en trois dimensions sans lumen.According to a particularly suitable embodiment, the microcompartment according to the invention comprises lymphocytes forming a grouped culture in three dimensions without lumen.
Le microcompartiment selon l’invention peut être obtenu après encapsulation de lymphocytes avec ou sans ajout de matrice extracellulaire, et selon une variante avec ou sans ajout d’élément de matrice extracellulaire.The microcompartment according to the invention can be obtained after encapsulation of lymphocytes with or without addition of extracellular matrix, and according to a variant with or without addition of extracellular matrix element.
Avantageusement, l’absence d’ajout de matrice extracellulaire ou d’élément de matrice au moment de l’encapsulation des lymphocytes permet d’améliorer leur taux d’expansion après 3 jours de culture.Advantageously, the absence of addition of extracellular matrix or matrix element at the time of encapsulation of the lymphocytes makes it possible to improve their expansion rate after 3 days of culture.
Selon un objet préféré de l’invention, le microcompartiment selon l’invention a été obtenu après encapsulation de lymphocytes préalablement activés. L’activation des lymphocytes permet avantageusement de stimuler la prolifération des lymphocytes dans la partie interne du microcompartiment selon l’invention. Selon une variante, l’activation des lymphocytes peut être réalisée dans le microcompartiment après encapsulation.According to a preferred object of the invention, the microcompartment according to the invention was obtained after encapsulation of previously activated lymphocytes. The activation of lymphocytes advantageously makes it possible to stimulate the proliferation of lymphocytes in the internal part of the microcompartment according to the invention. According to a variant, the activation of lymphocytes can be carried out in the microcompartment after encapsulation.
Selon un autre mode de réalisation particulièrement adapté, le microcompartiment selon l’invention comprend des lymphocytes exprimant un récepteur antigénique chimérique.According to another particularly suitable embodiment, the microcompartment according to the invention comprises lymphocytes expressing a chimeric antigen receptor.
Lorsque le microcompartiment selon l’invention comprend des lymphocytes T, il comprend préférentiellement une concentration en lymphocyte naïf et/ou Tscm supérieure à 20%, encore plus préférentiellement supérieure à 40%.When the microcompartment according to the invention comprises T lymphocytes, it preferably comprises a concentration of naive lymphocyte and/or Tscm greater than 20%, even more preferably greater than 40%.
Avantageusement, une telle concentration en lymphocytes naïf et/ou Tscm permet de garantir un effet durable et d’éviter le phénomène d’épuisement précoce des lymphocytes.Advantageously, such a concentration of naive lymphocytes and/or Tscm makes it possible to guarantee a lasting effect and to avoid the phenomenon of early lymphocyte exhaustion.
Selon un objet préféré de l’invention, l’invention concerne un ensemble de microcompartiments.According to a preferred object of the invention, the invention relates to a set of microcompartments.
Selon un autre aspect, l’invention concerne un procédé de préparation d’un microcompartiment ou d’un ensemble de microcompartiments comprenant au moins la mise en œuvre des étapes suivantes, une incubation, une encapsulation et une étape de culture.According to another aspect, the invention relates to a method for preparing a microcompartment or a set of microcompartments comprising at least the implementation of the following steps, an incubation, an encapsulation and a culture step.
Enfin, l’invention vise un microcompartiment selon l’invention pour son utilisation comme médicament, préférentiellement dans la prévention ou le traitement de maladies auto-immunes, de syndromes d’immunodéficience, de cancers, de maladies virales ou de malades inflammatoires.Finally, the invention relates to a microcompartment according to the invention for its use as a medicine, preferably in the prevention or treatment of autoimmune diseases, immunodeficiency syndromes, cancers, viral diseases or inflammatory patients.
D’autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description détaillée de l’invention et des exemples qui vont suivre.Other characteristics and advantages will emerge from the detailed description of the invention and the examples which follow.
DéfinitionsDefinitions
Par « alginate » au sens de l’invention, on entend des polysaccharides linéaires formés à partir de β-D-mannuronate et α-L-guluronate, des sels et des dérivés de ceux-ci.By “alginate” within the meaning of the invention is meant linear polysaccharides formed from β-D-mannuronate and α-L-guluronate, salts and derivatives thereof.
Par « capsule en hydrogel » ou « microcompartiment en hydrogel » au sens de l’invention, on entend une structure tridimensionnelle formée à partir d’une matrice de chaînes polymères, gonflée par un liquide et préférentiellement de l’eau.By “hydrogel capsule” or “hydrogel microcompartment” within the meaning of the invention, is meant a three-dimensional structure formed from a matrix of polymer chains, swollen by a liquid and preferably water.
Par « cellules humaines » au sens de l’invention on entend des cellules humaines ou des cellules de mammifères non humains immunologiquement humanisées. Même lorsque cela n’est pas précisé, les cellules, les cellules souches, les cellules progénitrices et les tissus selon l’invention sont constitués ou sont obtenus à partir de cellules humaines ou à partir de cellules de mammifères non humains immunologiquement humanisées.By “human cells” within the meaning of the invention is meant human cells or immunologically humanized non-human mammalian cells. Even when this is not specified, the cells, stem cells, progenitor cells and tissues according to the invention are constituted or are obtained from human cells or from immunologically humanized non-human mammalian cells.
Par « cellule mutante » au sens de l’invention, on entend une cellule porteuse d’au moins une mutation.By “mutant cell” within the meaning of the invention, we mean a cell carrying at least one mutation.
Par « diamètre de Feret » d’un microcompartiment (ou d’une partie d’un microcompartiment) selon l’invention, on entend la distance « d » comprise entre deux tangentes audit microcompartiment (ou à ladite partie), ces deux tangentes étant parallèles, de telle sorte que l’ensemble de la projection dudit microcompartiment (ou de ladite partie) soit compris entre ces deux tangentes parallèles. Un diamètre de Ferret de la partie interne du microcompartiment est mesuré entre deux interfaces de la partie interne et de la couche externe du microcompartiment, c’est-à-dire la distance « d » comprise entre deux tangentes à ladite partie interne, ces deux tangentes étant parallèles, de telle sorte que l’ensemble de la projection de ladite partie interne soit compris entre ces deux tangentes parallèles.By “Feret diameter” of a microcompartment (or part of a microcompartment) according to the invention, we mean the distance “d” between two tangents to said microcompartment (or to said part), these two tangents being parallel, so that the entire projection of said microcompartment (or said part) is included between these two parallel tangents. A Ferret diameter of the internal part of the microcompartment is measured between two interfaces of the internal part and the external layer of the microcompartment, that is to say the distance “d” between two tangents to said internal part, these two tangents being parallel, such that the entire projection of said internal part is included between these two parallel tangents.
Par « épaisseur variable » d’une couche, on entend au sens de l’invention le fait que la couche pour un même microcompartiment, n’a pas la même épaisseur partout.By “variable thickness” of a layer, we mean for the purposes of the invention the fact that the layer for the same microcompartment does not have the same thickness everywhere.
Par « microcompartiment » ou « capsule » au sens de l’invention, on entend une structure tridimensionnelle partiellement ou totalement close, contenant plusieurs cellules.By “microcompartment” or “capsule” within the meaning of the invention is meant a partially or completely closed three-dimensional structure, containing several cells.
Par « milieu » au sens de l’invention on entend solution aqueuse englobant des cellules, compatible avec la survie, le développement et/ou le métabolisme des cellules. Il peut s’agir d’un milieu de culture.By “medium” within the meaning of the invention is meant an aqueous solution encompassing cells, compatible with the survival, development and/or metabolism of cells. It may be a culture medium.
Par « milieu de culture convectif » au sens de l’invention on entend un milieu de culture animé par des mouvements internes.By “convective culture medium” within the meaning of the invention is meant a culture medium animated by internal movements.
Par « mutation » au sens de l’invention, on entend une mutation génétique ou épigénétique, préférentiellement une mutation fonctionnelle. Il peut s’agir en particulier d’une modification ponctuelle de la séquence génétique, d’un variant structurel, d’une modification épigénétique, ou d’une modification de l’ADN mitochondrial.By “mutation” within the meaning of the invention, we mean a genetic or epigenetic mutation, preferably a functional mutation. It may in particular be a one-off modification of the genetic sequence, a structural variant, an epigenetic modification, or a modification of mitochondrial DNA.
Par « mutation fonctionnelle » au sens de l’invention, on entend une modification génétique ou épigénétique transmissible qui confère un gain ou perte de fonction ou perte de fonction potentielle à cellule mutante concernée. Il s’agit préférentiellement d’une mutation entrainant une modification du phénotype de la cellule mutante concernée. Très préférentiellement il s’agit d’un changement de la séquence du génome et/ou de l’épigénome qui altère le potentiel thérapeutique d’une population de cellules, soit en augmentant le risque associé à la thérapie produite soit en diminuant le bénéfice apporté par la thérapie produite.By “functional mutation” within the meaning of the invention is meant a transmissible genetic or epigenetic modification which confers a gain or loss of function or potential loss of function to the mutant cell concerned. This is preferably a mutation leading to a modification of the phenotype of the mutant cell concerned. Very preferably it is a change in the genome sequence and/or the epigenome which alters the therapeutic potential of a population of cells, either by increasing the risk associated with the therapy produced or by reducing the benefit provided. by the therapy produced.
Par « plus petite dimension » d’un microcompartiment ou d’une couche de cellules au sens de l’invention, on entend la valeur du plus petit diamètre de Feret dudit microcompartiment.By “smallest dimension” of a microcompartment or a layer of cells within the meaning of the invention, we mean the value of the smallest Feret diameter of said microcompartment.
Par « lumière » ou « lumen » au sens de l’invention, on entend un volume de solution aqueuse topologiquement entouré de cellules. Préférentiellement son contenu n’est pas en équilibre diffusif avec le volume de liquide convectif présent à l’extérieur du microcompartiment.By “light” or “lumen” in the sense of the invention, we mean a volume of aqueous solution topologically surrounded by cells. Preferably its content is not in diffusive equilibrium with the volume of convective liquid present outside the microcompartment.
Par « plus petit rayon » de la partie interne d’un microcompartiment selon l’invention, on entend la moitié de la valeur du plus petit diamètre de Ferret de la partie interne du microcompartiment.By “smallest radius” of the internal part of a microcompartment according to the invention is meant half the value of the smallest Ferret diameter of the internal part of the microcompartment.
Par « rayon moyen » de la partie interne d’un microcompartiment selon l’invention, on entend la moyenne des rayons du plus petit compartiment, chaque rayon correspondant la moitié de la valeur d’un diamètre de Ferret de la partie interne du microcompartiment.By “average radius” of the internal part of a microcompartment according to the invention is meant the average of the radii of the smallest compartment, each radius corresponding to half the value of a Ferret diameter of the internal part of the microcompartment.
Par « taux d’expansion à X jours » selon l’invention, on entend une mesure de la prolifération cellulaire au temps t=X. Le taux d’expansion est mesuré en faisant le ratio du nombre de cellule comptées au jour X de la culture divisé par le nombre de cellule au départ de la culture (jour de l’encapsulation ou jour de mise en culture).By “expansion rate at X days” according to the invention is meant a measurement of cell proliferation at time t=X. The expansion rate is measured by taking the ratio of the number of cells counted on day X of the culture divided by the number of cells at the start of the culture (day of encapsulation or day of culturing).
Par « culture à grande échelle » selon l’invention, on entend une méthode de culture cellulaire adaptée pour un lot de production de lymphocytes permettant de traiter au moins 1 patient, préférentiellement 10 patients, plus préférentiellement 100 patients, encore plus préférentiellement plus de 1000 patients.By “large-scale culture” according to the invention is meant a cell culture method adapted for a production batch of lymphocytes making it possible to treat at least 1 patient, preferably 10 patients, more preferably 100 patients, even more preferably more than 1000 patients.
Par « phénotype fonctionnel » selon l’invention, on entend des lymphocytes présentant un profil d’expression de marqueurs membranaires classique (CD3+, CD4+ ou CD8+ pour les lymphocytes T et CD3-, CD56+ pour les lymphocytes NK), connu de l’homme du métier et une capacité à sécréter des interleukines (IL2, IL6, IL10, IL12) ou d’autres facteurs d’intérêt (granzyme B, INF gamma, GMCSF, et TNF alpha) sous l’induction de la présentation d’un antigène in vitro.By “functional phenotype” according to the invention is meant lymphocytes presenting a classic membrane marker expression profile (CD3+, CD4+ or CD8+ for T lymphocytes and CD3-, CD56+ for NK lymphocytes), known to man. of the art and an ability to secrete interleukins (IL2, IL6, IL10, IL12) or other factors of interest (granzyme B, INF gamma, GMCSF, and TNF alpha) under the induction of antigen presentation in vitro.
Par « cellule progénitrice » au sens de l’invention, on entend une cellule souche déjà engagée dans la différenciation cellulaire en lymphocytes mais pas encore différenciée.By “progenitor cell” within the meaning of the invention is meant a stem cell already engaged in cellular differentiation into lymphocytes but not yet differentiated.
Par « cellule souche embryonnaire » au sens de l’invention on entend une cellule souche pluripotente de cellule dérivée de la masse cellulaire interne du blastocyste. La pluripotence des cellules souches embryonnaires peut être évaluée par la présence de marqueurs tels que les facteurs de transcription OCT4, NANOG et SOX2 et des marqueurs de surface comme SSEA3/4, Tra-1-60 et Tra-1-81. Les cellules souches embryonnaires utilisées dans le cadre de l’invention sont obtenues sans destruction de l’embryon dont elles sont issues, par exemple à l’aide de la technique décrite dans Chang et al. (Cell Stem Cell, 2008, 2(2)) : 113-117). Eventuellement les cellules souches embryonnaires d’êtres humains peuvent être exclues.By “embryonic stem cell” within the meaning of the invention is meant a pluripotent stem cell derived from the internal cell mass of the blastocyst. The pluripotency of embryonic stem cells can be assessed by the presence of markers such as transcription factors OCT4, NANOG and SOX2 and surface markers such as SSEA3/4, Tra-1-60 and Tra-1-81. The embryonic stem cells used in the context of the invention are obtained without destruction of the embryo from which they are derived, for example using the technique described in Chang et al. (Cell Stem Cell, 2008, 2(2)): 113-117). Possibly human embryonic stem cells may be excluded.
Par « cellule souche pluripotente » ou « cellule pluripotente » au sens de l’invention, on entend une cellule qui a la capacité de former tous les tissus présents dans l’organisme d’origine entier, sans pour autant pouvoir former un organisme entier en tant que tel. Les cellules souches pluripotentes humaines peuvent être appelées hPSC dans la présente demande. Il peut s’agir en particulier de cellules souches pluripotentes induites (iPSC ou hiPSC pour les cellules souches pluripotentes induites humaines), de cellules souches embryonnaires ou de cellules MUSE (pour « Multilineage-differentiating Stress Enduring »).By “pluripotent stem cell” or “pluripotent cell” within the meaning of the invention, is meant a cell which has the capacity to form all the tissues present in the entire organism of origin, without being able to form an entire organism in as such. Human pluripotent stem cells may be referred to as hPSCs in the present application. These may in particular be induced pluripotent stem cells (iPSC or hiPSC for human induced pluripotent stem cells), embryonic stem cells or MUSE cells (for “Multilineage-differentiating Stress Enduring”).
Par « cellule souche pluripotente induite » au sens de l’invention on entend une cellule souche pluripotente induite à la pluripotence par reprogrammation génétique de cellules somatiques différenciées. Ces cellules sont notamment positives pour les marqueurs de pluripotence, comme la coloration à la phosphatase alcaline et l’expression des protéines NANOG, SOX2, OCT4 et SSEA3/4. Des exemples de procédés permettant l’obtention de cellules souches pluripotentes induites sont décrits dans les articles Yu et al. (Science 2007, 318 (5858) : 1917-1920), Takahashi et al (Cell, 207, 131(5) : 861-872) et Nakagawa et al (Nat Biotechnol, 2008, 26(1) : 101-106).By “induced pluripotent stem cell” within the meaning of the invention is meant a pluripotent stem cell induced to pluripotency by genetic reprogramming of differentiated somatic cells. These cells are notably positive for markers of pluripotency, such as alkaline phosphatase staining and expression of NANOG, SOX2, OCT4 and SSEA3/4 proteins. Examples of methods for obtaining induced pluripotent stem cells are described in the articles Yu et al. (Science 2007, 318 (5858): 1917-1920), Takahashi et al (Cell, 207, 131(5): 861-872) and Nakagawa et al (Nat Biotechnol, 2008, 26(1): 101-106) .
Microcompartiment cellulaireCellular microcompartment
L’invention a donc pour objet un microcompartiment cellulaire en trois dimensions clos de forme ovoïde, cylindrique, sphéroïde ou sphérique ou sensiblement ovoïde, cylindrique, sphéroïde ou sphérique, dont la plus petite dimension est comprise entre 200 et 400µm, comprenant une couche externe en hydrogel définissant une partie interne, ladite partie interne comprenant dans un milieu entre 500 et 5000 lymphocytes formant une culture groupée en trois dimensions et ayant une teneur en TNF alpha inférieure à 100 ng/mL de milieu.The invention therefore relates to a closed three-dimensional cellular microcompartment of ovoid, cylindrical, spheroid or spherical or substantially ovoid, cylindrical, spheroid or spherical shape, the smallest dimension of which is between 200 and 400 µm, comprising an outer layer of hydrogel defining an internal part, said internal part comprising in a medium between 500 and 5000 lymphocytes forming a grouped culture in three dimensions and having a TNF alpha content less than 100 ng/mL of medium.
Préférentiellement, la partie interne du microcompartiment comprend une teneur en TNF alpha inférieure à 50 ng/mL de milieu, notamment inférieure à 30ng/mL, plus préférentiellement inférieure à 10 ng/mL, encore plus préférentiellement inférieure à 3 ng/mL.Preferably, the internal part of the microcompartment comprises a TNF alpha content of less than 50 ng/mL of medium, in particular less than 30 ng/mL, more preferably less than 10 ng/mL, even more preferably less than 3 ng/mL.
Le microcompartiment selon l’invention comprend donc au moins des lymphocytes ne sécrétant pas ou peu de TNF alpha.The microcompartment according to the invention therefore comprises at least lymphocytes secreting little or no TNF alpha.
Dans le contexte de l’invention, la teneur en molécule(s) (notamment cytokines telles que TNF, telles que granzyme B, perforine, etc.) dans le milieu interne au microcompartiment peut être mesurée directement dans la capsule, ou bien dans le milieu externe au microcompartiment lorsque celui-ci est dans un milieu. En effet, les molécules inférieures à 150KDa sont en équilibre osmotique entre la partie interne du microcompartiment et le milieu dans lequel est compris le microcompartiment.In the context of the invention, the content of molecule(s) (in particular cytokines such as TNF, such as granzyme B, perforin, etc.) in the medium internal to the microcompartment can be measured directly in the capsule, or in the environment external to the microcompartment when the latter is in an environment. Indeed, molecules less than 150KDa are in osmotic equilibrium between the internal part of the microcompartment and the environment in which the microcompartment is included.
Selon un mode de réalisation préféré, la partie interne du microcompartiment comprend une teneur en perforine inférieure à 0,5μg/ml de milieu, préférentiellement inférieure à 0,1µg/mL, plus préférentiellement inférieure à 50ng/mL, encore plus préférentiellement inférieure à 10ng/mL.According to a preferred embodiment, the internal part of the microcompartment comprises a perforin content of less than 0.5 μg/ml of medium, preferably less than 0.1 μg/mL, more preferably less than 50ng/mL, even more preferably less than 10ng /mL.
L’invention a également pour objet un microcompartiment cellulaire en trois dimensions clos de forme ovoïde, cylindrique, sphéroïde ou sphérique ou sensiblement ovoïde, cylindrique, sphéroïde ou sphérique, dont la plus petite dimension est comprise entre 200 et 400µm, comprenant une couche externe en hydrogel définissant une partie interne, ladite partie interne comprenant dans un milieu entre 500 et 5000 lymphocytes formant une culture groupée en trois dimensions et ayant une teneur en perforine inférieure à 0,5μg/ml de milieu, préférentiellement inférieure à 0,1µg/mL, plus préférentiellement inférieure à 50ng/mL, encore plus préférentiellement inférieure à 10ng/mL.The invention also relates to a closed three-dimensional cellular microcompartment of ovoid, cylindrical, spheroid or spherical or substantially ovoid, cylindrical, spheroid or spherical shape, the smallest dimension of which is between 200 and 400 μm, comprising an external layer made of hydrogel defining an internal part, said internal part comprising in a medium between 500 and 5000 lymphocytes forming a grouped culture in three dimensions and having a perforin content of less than 0.5 μg/ml of medium, preferably less than 0.1 μg/ml, more preferably less than 50ng/mL, even more preferably less than 10ng/mL.
Selon un mode de réalisation préféré, la partie interne du microcompartiment comprend une teneur en granzyme B inférieure à 1µg/mL de milieu, en particulier inférieure à 0,5µg/mL de milieu, plus préférentiellement inférieure à 0,1µg/mL, encore plus préférentiellement inférieure à 50ng/mL. Le microcompartiment selon l’invention comprend donc au moins des lymphocytes ne sécrétant pas ou peu de granzyme B.According to a preferred embodiment, the internal part of the microcompartment comprises a granzyme B content less than 1µg/mL of medium, in particular less than 0.5µg/mL of medium, more preferably less than 0.1µg/mL, even more preferably less than 50ng/mL. The microcompartment according to the invention therefore comprises at least lymphocytes secreting little or no granzyme B.
L’invention a donc également pour objet un microcompartiment cellulaire en trois dimensions clos de forme ovoïde, cylindrique, sphéroïde ou sphérique ou sensiblement ovoïde, cylindrique, sphéroïde ou sphérique, dont la plus petite dimension est comprise entre 200 et 400µm, comprenant une couche externe en hydrogel définissant une partie interne, ladite partie interne comprenant dans un milieu entre 500 et 5000 lymphocytes formant une culture groupée en trois dimensions et ayant une teneur en granzyme B inférieure à 1µg/mL de milieu .The invention therefore also relates to a closed three-dimensional cellular microcompartment of ovoid, cylindrical, spheroid or spherical or substantially ovoid, cylindrical, spheroid or spherical shape, the smallest dimension of which is between 200 and 400 μm, comprising an external layer in hydrogel defining an internal part, said internal part comprising in a medium between 500 and 5000 lymphocytes forming a grouped culture in three dimensions and having a granzyme B content less than 1µg/mL of medium.
Selon un mode de réalisation, lorsque les lymphocytes sont des lymphocytes NK, la partie interne du microcompartiment comprend une teneur en IL6 inférieure à 0,5μg/ml de milieu, préférentiellement inférieure à 0,1µg/mL, plus préférentiellement inférieure à 50ng/mL, encore plus préférentiellement inférieure à 10ng/mL.According to one embodiment, when the lymphocytes are NK lymphocytes, the internal part of the microcompartment comprises an IL6 content of less than 0.5 μg/ml of medium, preferably less than 0.1 μg/ml, more preferably less than 50 ng/ml , even more preferably less than 10ng/mL.
L’invention a également pour objet un microcompartiment cellulaire en trois dimensions clos de forme ovoïde, cylindrique, sphéroïde ou sphérique ou sensiblement ovoïde, cylindrique, sphéroïde ou sphérique, dont la plus petite dimension est comprise entre 200 et 400µm, comprenant une couche externe en hydrogel définissant une partie interne, ladite partie interne comprenant dans un milieu entre 500 et 5000 lymphocytes NK formant une culture groupée en trois dimensions et ayant une teneur en IL6 inférieure à 0,5μg/ml de milieu, préférentiellement inférieure à 0,1µg/mL, plus préférentiellement inférieure à 50ng/mL, encore plus préférentiellement inférieure à 10ng/mL.The invention also relates to a closed three-dimensional cellular microcompartment of ovoid, cylindrical, spheroid or spherical or substantially ovoid, cylindrical, spheroid or spherical shape, the smallest dimension of which is between 200 and 400 μm, comprising an external layer made of hydrogel defining an internal part, said internal part comprising in a medium between 500 and 5000 NK lymphocytes forming a grouped culture in three dimensions and having an IL6 content of less than 0.5 μg/ml of medium, preferably less than 0.1 μg/mL , more preferably less than 50ng/mL, even more preferably less than 10ng/mL.
Selon un mode de réalisation, lorsque les lymphocytes sont des lymphocytes NK, la partie interne du microcompartiment comprend une teneur en GM-CSF inférieure à 0,5μg/ml de milieu, préférentiellement inférieure à 0,1µg/mL, plus préférentiellement inférieure à 50ng/mL, encore plus préférentiellement inférieure à 10ng/mL.According to one embodiment, when the lymphocytes are NK lymphocytes, the internal part of the microcompartment comprises a GM-CSF content of less than 0.5 μg/ml of medium, preferably less than 0.1 μg/ml, more preferably less than 50ng /mL, even more preferably less than 10ng/mL.
L’invention a également pour objet un microcompartiment cellulaire en trois dimensions clos de forme ovoïde, cylindrique, sphéroïde ou sphérique ou sensiblement ovoïde, cylindrique, sphéroïde ou sphérique, dont la plus petite dimension est comprise entre 200 et 400µm, comprenant une couche externe en hydrogel définissant une partie interne, ladite partie interne comprenant dans un milieu entre 500 et 5000 lymphocytes NK formant une culture groupée en trois dimensions et ayant une teneur en GM-CSF inférieure à 0,5μg/ml de milieu, préférentiellement inférieure à 0,1µg/mL, plus préférentiellement inférieure à 50ng/mL, encore plus préférentiellement inférieure à 10ng/mL.The invention also relates to a closed three-dimensional cellular microcompartment of ovoid, cylindrical, spheroid or spherical or substantially ovoid, cylindrical, spheroid or spherical shape, the smallest dimension of which is between 200 and 400 μm, comprising an external layer made of hydrogel defining an internal part, said internal part comprising in a medium between 500 and 5000 NK lymphocytes forming a grouped culture in three dimensions and having a GM-CSF content of less than 0.5 μg/ml of medium, preferably less than 0.1 μg /mL, more preferably less than 50ng/mL, even more preferably less than 10ng/mL.
Selon un mode de réalisation, l’invention a pour objet un microcompartiment cellulaire en trois dimensions clos de forme ovoïde, cylindrique, sphéroïde ou sphérique ou sensiblement ovoïde, cylindrique, sphéroïde ou sphérique, dont la plus petite dimension est comprise entre 200 et 400µm, comprenant une couche externe en hydrogel définissant une partie interne, ladite partie interne comprenant dans un milieu entre 500 et 5000 lymphocytes T formant une culture groupée en trois dimensions et ayant une teneur en inférieure à 100 ng/mL de milieu et :
- une teneur en en perforine inférieure à 0,5μg/ml de milieu, et/ou
- une teneur en granzyme B inférieure à 1µg/mL de milieu.According to one embodiment, the subject of the invention is a closed three-dimensional cellular microcompartment of ovoid, cylindrical, spheroid or spherical or substantially ovoid, cylindrical, spheroid or spherical shape, the smallest dimension of which is between 200 and 400 μm, comprising an external hydrogel layer defining an internal part, said internal part comprising in a medium between 500 and 5000 T lymphocytes forming a grouped culture in three dimensions and having a content of less than 100 ng/mL of medium and:
- a perforin content of less than 0.5 μg/ml of medium, and/or
- a granzyme B content of less than 1µg/mL of medium.
Selon un mode de réalisation, l’invention a pour objet un microcompartiment cellulaire en trois dimensions clos de forme ovoïde, cylindrique, sphéroïde ou sphérique ou sensiblement ovoïde, cylindrique, sphéroïde ou sphérique, dont la plus petite dimension est comprise entre 200 et 400µm, comprenant une couche externe en hydrogel définissant une partie interne, ladite partie interne comprenant dans un milieu entre 500 et 5000 lymphocytes NK formant une culture groupée en trois dimensions et ayant une teneur en TNF- α inférieure à 100 ng/mL de milieu et :
- une teneur en en perforine inférieure à 0,5μg/ml de milieu, et/ou
- une teneur en granzyme B inférieure à 1 μg/mL de milieu, et/ou
- une teneur en IL6 inférieure à 0,5μg/ml de milieu et/ou
- une teneur en GM-CSF inférieure à 0,5μg/ml de milieu.According to one embodiment, the subject of the invention is a closed three-dimensional cellular microcompartment of ovoid, cylindrical, spheroid or spherical or substantially ovoid, cylindrical, spheroid or spherical shape, the smallest dimension of which is between 200 and 400 μm, comprising an external hydrogel layer defining an internal part, said internal part comprising in a medium between 500 and 5000 NK lymphocytes forming a grouped culture in three dimensions and having a TNF-α content of less than 100 ng/mL of medium and:
- a perforin content of less than 0.5 μg/ml of medium, and/or
- a granzyme B content of less than 1 μg/mL of medium, and/or
- an IL6 content of less than 0.5 μg/ml of medium and/or
- a GM-CSF content of less than 0.5 μg/ml of medium.
Selon l’invention, de façon surprenante, une teneur en TNF alpha inférieure à 100ng/mL de milieu dans la partie interne du microcompartiment, notamment inférieure à 30ng/mL, préférentiellement inférieure à 50ng/mL, plus préférentiellement inférieure à 10µg/mL, encore plus préférentiellement inférieure à 3ng/mL est un critère garantissant le phénotype fonctionnel des lymphocytes au sein de la partie interne du microcompartiment selon l’invention.According to the invention, surprisingly, a TNF alpha content of less than 100ng/mL of medium in the internal part of the microcompartment, in particular less than 30ng/mL, preferably less than 50ng/mL, more preferably less than 10µg/mL, even more preferably less than 3ng/mL is a criterion guaranteeing the functional phenotype of the lymphocytes within the internal part of the microcompartment according to the invention.
Le facteur de nécrose tumorale (TNF alpha) est une cytokine pléiotrope impliquée dans de nombreux processus physiologiques qui contrôlent l’inflammation, la réponse aux tumeurs, et l’homéostasie du système immunitaire. Le TNF alpha peut être sécrété par des lymphocytes ou par d’autres cellules (notamment les macrophages activés) pour agir directement sur des cellules infectées par certains pathogènes ou pour favoriser la prolifération des lymphocytes.Tumor necrosis factor (TNF alpha) is a pleiotropic cytokine involved in numerous physiological processes that control inflammation, tumor response, and immune system homeostasis. TNF alpha can be secreted by lymphocytes or by other cells (notably activated macrophages) to act directly on cells infected by certain pathogens or to promote lymphocyte proliferation.
Le TNF alpha peut ainsi promouvoir l’activation et la prolifération des cellules T naïves et effectrices, mais peut aussi induire l’apoptose de cellules T effectrice activées. Le TNF alpha est stocké dans des vésicules de sécrétion intracellulaires. Ces vésicules sont classiquement libérées dans l’environnement immédiat des cellules cibles.TNF alpha can thus promote the activation and proliferation of naive and effector T cells, but can also induce apoptosis of activated effector T cells. TNF alpha is stored in intracellular secretory vesicles. These vesicles are classically released into the immediate environment of the target cells.
Dans les méthodes de culture classique, les lymphocytes sont soumis à différentes contraintes physiques et/ou stress ayant tendance à provoquer un relargage d’interleukines plus particulièrement de TNF alpha. Ce relargage incontrôlé du TNF alpha va modifier l’environnement direct des lymphocytes et peut provoquer une diminution significative de la viabilité des lymphocytes en provoquant l’apoptose d’une partie d’entre eux. D’autre part, les lymphocytes restants ne présentent plus un phénotype fonctionnel. En effet, les lymphocytes ont perdu leur capacité à sécréter des interleukines sous l’induction de la présentation d’un antigène ce qui affectent ainsi leur capacité d’action sur l’antigène cible.In conventional culture methods, lymphocytes are subjected to different physical constraints and/or stresses which tend to cause a release of interleukins, particularly TNF alpha. This uncontrolled release of TNF alpha will modify the direct environment of lymphocytes and can cause a significant reduction in the viability of lymphocytes by causing apoptosis of some of them. On the other hand, the remaining lymphocytes no longer present a functional phenotype. Indeed, lymphocytes have lost their capacity to secrete interleukins under the induction of antigen presentation, which thus affects their capacity to act on the target antigen.
Avantageusement, le microcompartiment selon l’invention permet d’obtenir des lymphocytes présentant un phénotype fonctionnel.Advantageously, the microcompartment according to the invention makes it possible to obtain lymphocytes exhibiting a functional phenotype.
Contrairement à ce qui est suggéré dans l’art antérieur, une teneur en TNF alpha inférieure à 100ng/mL de milieu, notamment inférieure à 30ng/mL, préférentiellement inférieure à 50ng/mL, plus préférentiellement inférieure à 10µg/mL, encore plus préférentiellement inférieure à 3ng/mL est particulièrement recherchée dans le cadre de la culture de lymphocytes.Contrary to what is suggested in the prior art, a TNF alpha content of less than 100ng/mL of medium, in particular less than 30ng/mL, preferably less than 50ng/mL, more preferably less than 10µg/mL, even more preferably less than 3ng/mL is particularly sought after in the context of lymphocyte culture.
Une concentration en TNF alpha supérieure 100ng/mL de milieu et/ou une concentration en perforine supérieure à 0,5μg/ml et/ou une concentration supérieure à 1μg/ml en granzyme B, indiquerait qu’un processus anarchique de relâchement d’interleukines à lieu dans le microcompartiment selon l’invention et le rendrait incompatible avec une culture à grande échelle de lymphocytes présentant un phénotype fonctionnel.A TNF alpha concentration greater than 100ng/mL of medium and/or a perforin concentration greater than 0.5μg/ml and/or a granzyme B concentration greater than 1μg/ml would indicate that an anarchic process of interleukin release take place in the microcompartment according to the invention and would make it incompatible with a large-scale culture of lymphocytes presenting a functional phenotype.
Il en est de même pour une concentration supérieure à 0,5μg/ml IL6 et/ou une concentration supérieure à 0,5μg/ml GM-CSF pour les lymphocytes NK. IL6 en particulier est connue pour diminuer l’activité cytotoxique des NK (Cifadi et al., « Inhibition of natural killer cell cytotoxicity by interleukin-6: implications for the pathogenesis of macrophage activation syndrome » Artritis Rheumatol, 2015 Nov;67(11):3037-46. doi: 10.1002/art.39295.). Ainsi une diminution de la concentration en IL6 permet avantageusement d’augmenter l’efficacité des NK.The same applies for a concentration greater than 0.5 μg/ml IL6 and/or a concentration greater than 0.5 μg/ml GM-CSF for NK lymphocytes. IL6 in particular is known to reduce the cytotoxic activity of NK (Cifadi et al., “Inhibition of natural killer cell cytotoxicity by interleukin-6: implications for the pathogenesis of macrophage activation syndrome” Artritis Rheumatol, 2015 Nov;67(11) :3037-46. doi: 10.1002/art.39295.). Thus, a reduction in the concentration of IL6 advantageously makes it possible to increase the effectiveness of NK.
Avantageusement, le microcompartiment selon l’invention est adapté à une culture à grande échelle.Advantageously, the microcompartment according to the invention is suitable for large-scale cultivation.
Le microcompartiment selon l’invention présente avantageusement un taux d’expansion des lymphocytes T d’au moins fois 20 après 3 jours de mise en culture, et un taux d’expansion des lymphocytes NK d’au moins 40 fois après 14 jours de mise en culture.The microcompartment according to the invention advantageously has an expansion rate of T lymphocytes of at least 20 times after 3 days of culturing, and an expansion rate of NK lymphocytes of at least 40 times after 14 days of culturing. in culture.
Le microcompartiment selon l’invention comprend une couche externe en hydrogel. Préférentiellement l’hydrogel utilisé est biocompatible, c’est-à-dire qu’il n’est pas toxique pour les cellules. La couche externe d’hydrogel doit permettre la diffusion d’oxygène et de nutriment pour alimenter les cellules contenues dans le microcompartiment et permettre leur survie. Selon un mode de réalisation, la couche externe d’hydrogel comprend au moins de l’alginate. Elle peut être constituée exclusivement d’alginate. L’alginate peut être en particulier un alginate de sodium, composé à 80% d’α-L-guluronate et 20% de β-D-mannuronate, avec une masse moléculaire moyenne de 100 à 400 kDa et une concentration totale comprise entre 0,5 et 5% en masse. La couche externe en hydrogel est dépourvue de cellules.The microcompartment according to the invention comprises an external hydrogel layer. Preferably the hydrogel used is biocompatible, that is to say it is not toxic to cells. The outer hydrogel layer must allow the diffusion of oxygen and nutrients to supply the cells contained in the microcompartment and allow their survival. According to one embodiment, the external hydrogel layer comprises at least alginate. It can consist exclusively of alginate. The alginate may in particular be a sodium alginate, composed of 80% α-L-guluronate and 20% β-D-mannuronate, with an average molecular mass of 100 to 400 kDa and a total concentration of between 0 .5 and 5% by mass. The outer hydrogel layer is devoid of cells.
La couche externe d’hydrogel permet notamment de protéger les cellules du stress mécanique des bioréacteurs, de limiter la sécrétion anarchique par les lymphocytes en culture de cytokines potentiellement toxiques quand accumulées dans le milieu.The outer hydrogel layer makes it possible in particular to protect the cells from the mechanical stress of bioreactors and to limit the anarchic secretion by lymphocytes in culture of potentially toxic cytokines when accumulated in the medium.
L’épaisseur moyenne de couche externe peut être variable. Elle est préférentiellement comprise entre 20 et 60um, plus préférentiellement entre 30 et 40um. Le ratio entre le plus petit rayon de la partie interne et cette épaisseur est préférentiellement comprise entre 2 et 10 um.The average thickness of the outer layer can be variable. It is preferably between 20 and 60um, more preferably between 30 and 40um. The ratio between the smallest radius of the internal part and this thickness is preferably between 2 and 10 μm.
Le microcompartiment selon l’invention peut être obtenu après encapsulation de lymphocytes sans ajout de matrice extracellulaire, naturelle ou de synthèse.The microcompartment according to the invention can be obtained after encapsulation of lymphocytes without addition of natural or synthetic extracellular matrix.
Selon une variante, le microcompartiment selon l’invention ne comprend pas dans sa partie interne de matrice extracellulaire telle que du Matrigel® et/ou de la Geltrex® et/ou une matrice type hydrogel d’origine végétale comme des alginates modifiés ou d’origine synthétique ou de copolymère de poly(N-isopropylacrylamide) et de poly(éthylène glycol) (PNIPAAm-PEG) type Mebiol®.According to a variant, the microcompartment according to the invention does not include in its internal part any extracellular matrix such as Matrigel® and/or Geltrex® and/or a hydrogel type matrix of plant origin such as modified alginates or synthetic origin or copolymer of poly(N-isopropylacrylamide) and poly(ethylene glycol) (PNIPAAm-PEG) type Mebiol®.
Selon une variante, le microcompartiment selon l’invention peut être obtenu après encapsulation de lymphocytes sans ajout d’aucun élément de matrice extracellulaire. Les éléments de matrice extracellulaire peuvent être les séquences peptidiques ou peptidomimétiques, les mélanges de protéines, les composés extracellulaires ou les protéines structurelles, telles que collagène, des laminines, de l’entactine, de la vitronectine, ainsi que des facteurs de croissance ou des cytokines.According to a variant, the microcompartment according to the invention can be obtained after encapsulation of lymphocytes without adding any extracellular matrix element. The extracellular matrix elements may be peptide or peptidomimetic sequences, protein mixtures, extracellular compounds or structural proteins, such as collagen, laminins, entactin, vitronectin, as well as growth factors or cytokines.
L’absence d’élément de matrice extracellulaire dans la partie interne du microcompartiment selon l’invention après encapsulation garantie aux lymphocytes une liberté d’organisation structurelle au sein du microcompartiment selon l’invention.The absence of extracellular matrix element in the internal part of the microcompartment according to the invention after encapsulation guarantees the lymphocytes freedom of structural organization within the microcompartment according to the invention.
Avantageusement, l’absence d’élément de matrice extracellulaire améliore de taux d’expansion des lymphocytes.Advantageously, the absence of extracellular matrix element improves lymphocyte expansion rate.
Au sein du microcompartiment, les lymphocytes se regroupent en trois dimensions préférentiellement en amas ou grappes (« clusters »).Within the microcompartment, the lymphocytes group together in three dimensions preferentially in clusters or clusters (“clusters”).
De façon préférée, le microcompartiment selon l’invention comprend des lymphocytes formant une culture groupée en trois dimensions sans lumen.Preferably, the microcompartment according to the invention comprises lymphocytes forming a grouped culture in three dimensions without lumen.
L’absence de lumen permet avantageusement de limiter les signaux autocrines et paracrines des lymphocytes rendant leur phénotype particulièrement stable à partir de leur encapsulation.The absence of lumen advantageously makes it possible to limit the autocrine and paracrine signals of lymphocytes, making their phenotype particularly stable from their encapsulation.
Avantageusement, l’absence de lumen permet également de mieux contrôler la taille des regroupements de lymphocytes présents sous forme d’amas ou de grappes dans le microcompartiment.Advantageously, the absence of lumen also makes it possible to better control the size of the groups of lymphocytes present in the form of masses or clusters in the microcompartment.
Le microcompartiment selon l’invention peut être obtenu après encapsulation de lymphocytes préalablement activés permettant ainsi d’augmenter leur taux d’expansion en stimulant leur prolifération. L’activation peut être réalisée en mettant en contact les lymphocytes avec des Artificial antigen presenting cells dites aAPC (cellules présentatrices de l’antigène artificielles) très préférentiellement via des anticorps CD3/CD28 pour des lymphocytes T, via des CD2/NKp46 pour des lymphocytes NK.The microcompartment according to the invention can be obtained after encapsulation of previously activated lymphocytes, thus making it possible to increase their expansion rate by stimulating their proliferation. Activation can be carried out by bringing the lymphocytes into contact with Artificial antigen presenting cells called aAPC (artificial antigen presenting cells) very preferentially via CD3/CD28 antibodies for T lymphocytes, via CD2/NKp46 for lymphocytes NK.
Lorsque les lymphocytes ont été préalablement activés et pour maintenir leur activation, la partie interne du microcompartiment selon l’invention peut comprendre une solution comprenant des cytokines, notamment de l’IL2 ou la combinaison d’IL7 et d’IL15 pour des lymphocytes T, notamment IL2, IL12, IL18, IL21 (préférentiellement IL2 ou IL12 ou IL18 ou IL21 ou la combinaison d’au moins deux cytokines choisies parmi IL2, IL12, IL18 et IL21) pour des NK.When the lymphocytes have been previously activated and to maintain their activation, the internal part of the microcompartment according to the invention may comprise a solution comprising cytokines, in particular IL2 or the combination of IL7 and IL15 for T lymphocytes, in particular IL2, IL12, IL18, IL21 (preferably IL2 or IL12 or IL18 or IL21 or the combination of at least two cytokines chosen from IL2, IL12, IL18 and IL21) for NK.
Les cytokines pouvant être comprises dans la partie interne du microcompartiment permettent ainsi d’accélérer la prolifération des lymphocytes.The cytokines that can be included in the internal part of the microcompartment thus make it possible to accelerate the proliferation of lymphocytes.
Selon un autre mode de réalisation, le microcompartiment selon l’invention comprend des lymphocytes activés pendant et/ou après encapsulation. Dans ce mode de réalisation, les lymphocytes peuvent être une co-encapsulés avec des cellules présentatrices de l’antigène artificielles, par exemples des billes d’activation cotées avec un ou des anticorps adaptés (par exemple Cloudz Human NK Cell Expansion Kit (R&D Systems) ou NK Cell Activation/Expansion Kit (Miltenyi Biotec)).According to another embodiment, the microcompartment according to the invention comprises lymphocytes activated during and/or after encapsulation. In this embodiment, the lymphocytes may be co-encapsulated with artificial antigen-presenting cells, e.g. activation beads coated with suitable antibody(ies) (e.g. Cloudz Human NK Cell Expansion Kit (R&D Systems ) or NK Cell Activation/Expansion Kit (Miltenyi Biotec)).
De façon préférée, dans ce mode de réalisation, l’activation des lymphocytes est effectuée au sein du microcompartiment. Préférentiellement, l’activation des lymphocytes au sein du microcompartiment est réalisé dans un ratio nombre de lymphocytes / quantité d’antigène supérieur à 8/1, préférentiellement supérieur à 9/1, encore plus préférentiellement supérieur à 10/1.Preferably, in this embodiment, the activation of the lymphocytes is carried out within the microcompartment. Preferably, the activation of lymphocytes within the microcompartment is carried out in a ratio number of lymphocytes / quantity of antigen greater than 8/1, preferably greater than 9/1, even more preferably greater than 10/1.
Avantageusement, l’activation est réalisée dans le microcompartiment en maitrisant le ratio du nombre de lymphocytes / quantité d’antigène nécessaire de façon à activer les lymphocytes tout en limitant l’épuisement cellulaire.Advantageously, activation is carried out in the microcompartment by controlling the ratio of the number of lymphocytes / quantity of antigen necessary so as to activate the lymphocytes while limiting cellular exhaustion.
Le microcompartiment selon l’invention permet d’isoler les lymphocytes empêchant un brassage ou une convection des cellules. Cette isolation mécanique permet de se rapprocher de l’organisation spatiale et structurelle des lymphocytes existant in vivo.The microcompartment according to the invention makes it possible to isolate the lymphocytes preventing mixing or convection of the cells. This mechanical isolation makes it possible to approximate the spatial and structural organization of lymphocytes existing in vivo.
Grace à l’isolement mécanique fournie par le microcompartiment, l’activation des lymphocytes ne peut se faire de façon homogène ou continue. De cette manière l’activation se rapproche des conditions d’activation in vivo des lymphocytes, ce qui favorise leur polarisation.Thanks to the mechanical isolation provided by the microcompartment, the activation of lymphocytes cannot be done homogeneously or continuously. In this way, activation approaches the conditions of in vivo activation of lymphocytes, which promotes their polarization.
Préférentiellement, les lymphocytes formant les amas ou grappes sont polarisées. La polarité de ces lymphocytes à l’intérieur de chaque amas ou grappes peut être mise en évidence par le positionnement excentré du noyau dans la cellule. Par ailleurs, les lymphocytes polarisés peuvent présenter des anisotropies de distribution des protéines Dlg, Scrib and Lgl.Preferably, the lymphocytes forming the clusters or clusters are polarized. The polarity of these lymphocytes within each cluster or cluster can be demonstrated by the eccentric positioning of the nucleus in the cell. Furthermore, polarized lymphocytes can present anisotropies in the distribution of the Dlg, Scrib and Lgl proteins.
La polarisation des lymphocytes dans le microcompartiment peut être un indicateur du phénotype fonctionnel. En effet, si un lymphocyte contient une quantité suffisante de granules et vésicules comprenant des interleukines, notamment du TNF alpha, alors les lymphocytes sont polarisés.Lymphocyte polarization in the microcompartment may be an indicator of functional phenotype. Indeed, if a lymphocyte contains a sufficient quantity of granules and vesicles comprising interleukins, in particular TNF alpha, then the lymphocytes are polarized.
De façon inattendue, le microcompartiment selon l’invention conserve la conformation sous forme d’amas ou grappes des lymphocytes permettant ainsi d’avoir une meilleure prolifération tout en maintenant un phénotype fonctionnel. Par conséquent cela permet de réduire le nombre de passages et de réduire le temps en culture nécessaire pour atteindre le nombre de lymphocytes final nécessaire.Unexpectedly, the microcompartment according to the invention retains the conformation in the form of masses or clusters of lymphocytes, thus allowing better proliferation while maintaining a functional phenotype. Consequently, this makes it possible to reduce the number of passages and reduce the culture time necessary to reach the final number of lymphocytes necessary.
Le microcompartiment peut comprendre également, en plus des amas ou grappes, des cellules en suspension dans le microcompartiment.The microcompartment may also include, in addition to the clusters or clusters, cells suspended in the microcompartment.
Le microcompartiment selon l’invention comprend préférentiellement une concentration en lymphocytes naïf et/ou Tscm supérieure à 20%, encore plus préférentiellement supérieure à 40%.The microcompartment according to the invention preferably comprises a concentration of naïve lymphocytes and/or Tscm greater than 20%, even more preferably greater than 40%.
La concentration en lymphocyte naïf et/ou Tscm permet de garantir un effet durable lors de la thérapie cellulaire. Il est particulièrement important lors de la culture d’obtenir une teneur en lymphocyte naif et/ou Tscm supérieure à 20% afin d’obtenir un ratio optimal entre persistance de l’effet et efficacité in vivo.The concentration of naive lymphocyte and/or Tscm ensures a lasting effect during cell therapy. It is particularly important during culture to obtain a naïve lymphocyte and/or Tscm content greater than 20% in order to obtain an optimal ratio between persistence of the effect and in vivo effectiveness.
Une concentration en lymphocyte naif et/ou Tscm inférieure à 20% serait indicatif d’une durée de vie des lymphocytes trop faible ne garantissant pas un effet persistant.A naive lymphocyte and/or Tscm concentration of less than 20% would indicate that the lifespan of the lymphocytes is too short and does not guarantee a persistent effect.
Les lymphocytes naifs et Tscm sont des lymphocytes immatures présentant les marqueurs CD3+ CD45RO- CD45RA+ CCR7+ facilement identifiables et quantifiables par des méthodes de détection bien connues de l’homme du métier telle que la cytométrie en flux.Naive and Tscm lymphocytes are immature lymphocytes presenting the markers CD3+ CD45RO- CD45RA+ CCR7+ easily identifiable and quantifiable by detection methods well known to those skilled in the art such as flow cytometry.
Les lymphocytes présents dans le microcompartiment selon l’invention ont été préférentiellement obtenus après au moins deux cycles de division cellulaire après l’encapsulation dans une couche externe d’hydrogel d’au moins un lymphocyte.The lymphocytes present in the microcompartment according to the invention were preferentially obtained after at least two cycles of cell division after encapsulation in an external hydrogel layer of at least one lymphocyte.
De façon préférée, les lymphocytes présents dans le microcompartiment selon l’invention ont été obtenus après au moins 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 20, 25, 28, 30 cycles de division cellulaire après l’encapsulation dans une couche externe d’hydrogel, préférentiellement au moins 5, encore plus préférentiellement au moins 6, pour obtenir notamment entre 5 et 100 lymphocytes par lymphocyte encapsulé. Par exemple, les lymphocytes présents dans le microcompartiment ont été obtenus après au moins six cycles de division cellulaire après l’encapsulation des cellules dans la couche externe en hydrogel.Preferably, the lymphocytes present in the microcompartment according to the invention were obtained after at least 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 20, 25, 28, 30 cycles of cell division after encapsulation in an external layer of hydrogel, preferably at least 5, even more preferably at least 6, to obtain in particular between 5 and 100 lymphocytes per encapsulated lymphocyte. For example, the lymphocytes present in the microcompartment were obtained after at least six cycles of cell division after the encapsulation of the cells in the outer hydrogel layer.
Préférentiellement le nombre de divisions cellulaires pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention est inférieur à 100, encore plus préférentiellement inférieur à 30.Preferably the number of cell divisions for implementing the method according to the invention is less than 100, even more preferably less than 30.
Préférentiellement le microcompartiment est obtenu après au moins 2 passages après l’encapsulation, plus préférentiellement au moins 3, 4 ou 5 passages. Chaque passage peut durer par exemple entre 2 et 10 jours, notamment entre 2 et 4 jours.Preferably the microcompartment is obtained after at least 2 passes after encapsulation, more preferably at least 3, 4 or 5 passes. Each passage can last for example between 2 and 10 days, in particular between 2 and 4 days.
De façon préférée, le microcompartiment est obtenu après au moins une ré-encapsulation, plus préférentiellement entre 1 et 14 ré-encapsulations, notamment entre 2 et 7 ré-encapsulations. Très préférentiellement une ré-encapsulation correspond à un nouveau passage et chaque cycle d’encapsulation correspond à un passage.Preferably, the microcompartment is obtained after at least one re-encapsulation, more preferably between 1 and 14 re-encapsulations, in particular between 2 and 7 re-encapsulations. Very preferably, a re-encapsulation corresponds to a new passage and each encapsulation cycle corresponds to a passage.
Préférentiellement, le microcompartiment selon l’invention a été obtenu en moins de 6 jours après l’encapsulation, encore plus préférentiellement en moins de 4 jours après encapsulation d’au moins 5 lymphocytes dans la partie interne définie par la couche externe en hydrogel.Preferably, the microcompartment according to the invention was obtained in less than 6 days after encapsulation, even more preferably in less than 4 days after encapsulation of at least 5 lymphocytes in the internal part defined by the external hydrogel layer.
Le microcompartiment selon l’invention peut contenir entre 500 et 5000 lymphocytes, préférentiellement entre 1000 et 3000 lymphocytes.The microcompartment according to the invention can contain between 500 and 5000 lymphocytes, preferably between 1000 and 3000 lymphocytes.
Avantageusement, le microcompartiment selon l’invention protège les lymphocytes du stress mécanique permettant ainsi d’obtenir un taux d’expansion particulièrement adapté à la culture à grande échelle.Advantageously, the microcompartment according to the invention protects the lymphocytes from mechanical stress, thus making it possible to obtain an expansion rate particularly suited to large-scale culture.
Le microcompartiment selon l’invention peut se présenter sous toute forme en trois dimensions, c’est-à-dire qu’il peut avoir la forme de tout objet de l’espace. Le microcompartiment peut avoir n’importe quelle forme compatible avec l’encapsulation de cellules. Préférentiellement le microcompartiment selon l’invention se présente sous une forme sphérique ou allongée ou sensiblement sphérique ou allongée. Il peut avoir la forme d’un ovoïde, d’un cylindre, d’un sphéroïde ou d’une sphère ou sensiblement cette forme.The microcompartment according to the invention can be in any three-dimensional form, that is to say it can have the shape of any object in space. The microcompartment can have any shape compatible with cell encapsulation. Preferably the microcompartment according to the invention is in a spherical or elongated or substantially spherical or elongated shape. It may have the shape of an ovoid, a cylinder, a spheroid or a sphere or substantially this shape.
C’est la couche externe du microcompartiment, c’est-à-dire la couche d’hydrogel, qui confère sa taille et sa forme au microcompartiment selon l’invention. Préférentiellement la plus petite dimension du microcompartiment selon l’invention est comprise entre 200 µm et 400 µm, préférentiellement entre 200 µm et 350 µm, encore plus préférentiellement 200 µm et 300 µm, notamment entre 200µm et 250 µm.It is the outer layer of the microcompartment, that is to say the hydrogel layer, which gives its size and shape to the microcompartment according to the invention. Preferably the smallest dimension of the microcompartment according to the invention is between 200 µm and 400 µm, preferably between 200 µm and 350 µm, even more preferably 200 µm and 300 µm, in particular between 200 µm and 250 µm.
Sa plus grande dimension est préférentiellement supérieure à 10 µm, plus préférentiellement comprise entre 10 µm et 1m, encore plus préférentiellement entre 10 µm et 50 cm.Its largest dimension is preferably greater than 10 µm, more preferably between 10 µm and 1m, even more preferably between 10 µm and 50 cm.
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, les lymphocytes encapsulés dans le microcompartiment selon l’invention sont des lymphocytes T ou des lymphocytes NK.According to a particularly preferred embodiment, the lymphocytes encapsulated in the microcompartment according to the invention are T lymphocytes or NK lymphocytes.
Préférentiellement, les lymphocytes compris dans le microcompartiment selon l’invention expriment un récepteur antigénique chimérique.Preferably, the lymphocytes included in the microcompartment according to the invention express a chimeric antigen receptor.
Le microcompartiment selon l’invention est ainsi particulièrement adapté aux cultures à grande échelle de lymphocytes pour des thérapie cellulaires de type CAR-T ou CAR-NK.The microcompartment according to the invention is thus particularly suitable for large-scale cultures of lymphocytes for cell therapy of the CAR-T or CAR-NK type.
Le microcompartiment selon l’invention peut être éventuellement congelé pour être stocké. Il devra ensuite être préférentiellement décongelé avant son utilisation.The microcompartment according to the invention can optionally be frozen for storage. It should then preferably be thawed before use.
L’invention a également pour objet plusieurs microcompartiments ensemble.The invention also relates to several microcompartments together.
L’invention a également pour objet un ensemble ou série de microcompartiments comprenant au moins deux microcompartiments cellulaires en trois dimensions, caractérisé en ce qu’au moins un microcompartiment est un microcompartiment selon l’invention.The invention also relates to a set or series of microcompartments comprising at least two cellular microcompartments in three dimensions, characterized in that at least one microcompartment is a microcompartment according to the invention.
De façon préférée, la série de microcompartiments selon l’invention est dans un milieu de culture, en particulier dans un milieu de culture au moins partiellement convectif. Tout milieu de culture adapté à la culture de lymphocytes peut être utilisé, tel que par exemple le milieu « TexMACS (Miltenyi Biotec) » ou « VIVO 15-20 (Lonza) » ou « CTS™ OpTmizer™ (ThermoFisher) » ou NKMACS (Miltenyi Biotec) ou ExCellerateHumanNK Cell Expansion Media (R&D Systems), dès lors que la concentration en sels dissouts est compatible avec le maintien de la réticulation de l’alginate par les cations divalents.Preferably, the series of microcompartments according to the invention is in a culture medium, in particular in an at least partially convective culture medium. Any culture medium suitable for culturing lymphocytes can be used, such as for example “TexMACS (Miltenyi Biotec)” or “VIVO 15-20 (Lonza)” or “CTS™ OpTmizer™ (ThermoFisher)” or NKMACS ( Miltenyi Biotec) or ExCellerate Human NK Cell Expansion Media (R&D Systems), as long as the concentration of dissolved salts is compatible with maintaining the crosslinking of the alginate by the divalent cations.
Selon un mode de réalisation particulièrement adapté, l’invention a pour objet une série de microcompartiments cellulaires dans une enceinte close, telle qu’un bioréacteur, préférentiellement dans un milieu de culture dans une enceinte close, telle qu’un bioréacteur. Ainsi, préférentiellement, les microcompartiments sont disposés dans un milieu de culture dans un bioréacteur clos.According to a particularly suitable embodiment, the subject of the invention is a series of cellular microcompartments in a closed enclosure, such as a bioreactor, preferably in a culture medium in a closed enclosure, such as a bioreactor. Thus, preferentially, the microcompartments are arranged in a culture medium in a closed bioreactor.
L’ensemble ou série de microcompartiments selon l’invention comprend préférentiellement entre 2 et 1016microcompartiments.The set or series of microcompartments according to the invention preferably comprises between 2 and 10 16 microcompartments.
Les microcompartiments selon l’invention peuvent être utilisés pour toutes applications, en particulier comme médicament en thérapie cellulaire chez l’homme ou l’animal.The microcompartments according to the invention can be used for all applications, in particular as a drug in cell therapy in humans or animals.
Préférentiellement, les microcompartiments selon l’invention peuvent être utilisés dans la prévention ou le traitement de maladies auto-immunes, de syndromes d’immunodéficience, de cancers, de maladies virales ou de malades inflammatoires.Preferably, the microcompartments according to the invention can be used in the prevention or treatment of autoimmune diseases, immunodeficiency syndromes, cancers, viral diseases or inflammatory patients.
Ainsi, le microcompartiment selon l’invention est adapté à la culture à grande échelle en fournissant des lymphocytes présentant un phénotype fonctionnel garantissant une efficacité et une persistance optimale in vivo.Thus, the microcompartment according to the invention is suitable for large-scale culture by providing lymphocytes presenting a functional phenotype guaranteeing optimal efficiency and persistence in vivo.
Selon un mode de réalisation particulier, l’invention vise un microcompartiment cellulaire en trois dimensions clos de forme ovoïde, cylindrique, sphéroïde ou sphérique ou sensiblement ovoïde, cylindrique, sphéroïde ou sphérique, dont la plus petite dimension est comprise entre 200 et 400µm, comprenant une couche externe en hydrogel définissant une partie interne, ladite partie interne formant dans un milieu une culture groupée en trois dimensions comprenant :
- une teneur en TNF alpha inférieure à 100ng/mL de milieu ; et
- une teneur en granzyme B inférieure à 1µg/mL de milieu ; et/ou
- une teneur en perforine inférieure à 0,5µg/mL de milieu.According to a particular embodiment, the invention aims at a closed three-dimensional cellular microcompartment of ovoid, cylindrical, spheroid or spherical or substantially ovoid, cylindrical, spheroid or spherical shape, the smallest dimension of which is between 200 and 400 μm, comprising an external hydrogel layer defining an internal part, said internal part forming a three-dimensional grouped culture in a medium comprising:
- a TNF alpha content less than 100ng/mL of medium; And
- a granzyme B content of less than 1µg/mL of medium; and or
- a perforin content of less than 0.5µg/mL of medium.
Dans ce mode de réalisation, la proportion de lymphocyte T naif et/ou Tscm reste supérieure à 20%.In this embodiment, the proportion of naïve T lymphocyte and/or Tscm remains greater than 20%.
Préférentiellement, le microcompartiment est obtenu après encapsulation de lymphocytes dans ajout de matrice extracellulaire ou sans ajout d’élément de matrice extracellulaire.Preferably, the microcompartment is obtained after encapsulation of lymphocytes with the addition of extracellular matrix or without the addition of extracellular matrix element.
Procédé de préparation de microcompartiments selon l’inventionProcess for preparing microcompartments according to the invention
L’invention vise également un procédé de préparation de microcompartiments selon l’invention.The invention also relates to a process for preparing microcompartments according to the invention.
Le microcompartiment selon l’invention peut être obtenu à partir de lymphocytes ou de cellules aptes à se différencier en lymphocytes (cellules souches, notamment cellules souches pluripotentes induites, cellules souches hématopoïétiques dont des cellules CD34+, etc…).The microcompartment according to the invention can be obtained from lymphocytes or cells capable of differentiating into lymphocytes (stem cells, in particular induced pluripotent stem cells, hematopoietic stem cells including CD34+ cells, etc.).
Selon un premier mode de réalisation, le microcompartiment selon l’invention est obtenu à partir de lymphocytes.According to a first embodiment, the microcompartment according to the invention is obtained from lymphocytes.
Le procédé de préparation d’un microcompartiment ou d’un ensemble de microcompartiments selon l’invention, peut comprendre les étapes suivantes :
-(a) incuber les lymphocytes dans un milieu de culture comprenant des cytokines
-(b) encapsuler les lymphocytes lavés dans un milieu de culture dans une couche d’hydrogel, préférentiellement sans ajouter de matrice extracellulaire ou sans ajouter d’élément de matrice extracellulaire, pour former un microcompartiment en trois dimensions clos de forme ovoïde, cylindrique, sphéroïde ou sphérique ou sensiblement ovoïde, cylindrique, sphéroïde ou sphérique, dont la plus petite dimension est comprise entre 200 et 400µm, de façon à ce que chaque microcompartiment comprennent au moins 5 lymphocytes dans sa partie interne.
-(c) cultiver les microcompartiments obtenus à l’étape (b) dans un milieu de culture comprenant des cytokines, pendant 2 à 6 jours.The process for preparing a microcompartment or a set of microcompartments according to the invention may comprise the following steps:
-(a) incubate the lymphocytes in a culture medium comprising cytokines
-(b) encapsulating the lymphocytes washed in a culture medium in a hydrogel layer, preferably without adding extracellular matrix or without adding an extracellular matrix element, to form a closed three-dimensional microcompartment of ovoid, cylindrical shape, spheroid or spherical or substantially ovoid, cylindrical, spheroid or spherical, the smallest dimension of which is between 200 and 400µm, so that each microcompartment includes at least 5 lymphocytes in its internal part.
-(c) cultivate the microcompartments obtained in step (b) in a culture medium comprising cytokines, for 2 to 6 days.
L’étape (a) d’incubation du procédé selon l’invention comprend entre 0,5 et 2 millions de lymphocytes par ml de milieu de culture, préférentiellement 1 million de lymphocytes par ml de milieu de culture.Incubation step (a) of the process according to the invention comprises between 0.5 and 2 million lymphocytes per ml of culture medium, preferably 1 million lymphocytes per ml of culture medium.
Les lymphocytes de l’étape (a) sont préférentiellement des lymphocytes T et/ou des lymphocytes NK.The lymphocytes in step (a) are preferably T lymphocytes and/or NK lymphocytes.
Préférentiellement, le procédé de préparation selon l’invention comprend une étape préalable à l’incubation des lymphocytes, qui consiste à activer lesdits lymphocytes à l’aide d’un système d’activation artificielle (aAPC) pendant 3 jours pré-encapsulation.Preferably, the preparation process according to the invention comprises a step prior to the incubation of the lymphocytes, which consists of activating said lymphocytes using an artificial activation system (aAPC) for 3 days pre-encapsulation.
Selon un mode de réalisation particulier, l’activation des lymphocytes est effectuée à l’aide d’un système d’activation artificielle (aAPC) au sein du microcompartiment issu de l’étape (b).According to a particular embodiment, the activation of the lymphocytes is carried out using an artificial activation system (aAPC) within the microcompartment resulting from step (b).
Tout milieu de culture adapté à la culture de lymphocytes, notamment de lymphocytes T ou lymphocytes NK peut être utilisé, tel que le milieu « TexMACS (Miltenyi Biotec) » ou «VIVO 15-20 (Lonza) » ou « CTS™ OpTmizer™ (ThermoFisher) » par exemple.Chaque microcompartiment obtenu à l’étape (b) comprend au moins 0,5 million de cellules par mL de volume de la partie interne du microcompartiment, plus préférentiellement au moins 1 million de cellules/mL, notamment au moins 2 millions de cellules/mL, encore plus préférentiellement 5 millions de cellules par mL.Any culture medium suitable for the culture of lymphocytes, in particular T lymphocytes or NK lymphocytes can be used, such as the “TexMACS (Miltenyi Biotec)” or “VIVO 15-20 (Lonza)” or “CTS™ OpTmizer™ ( ThermoFisher)" for example. Each microcompartment obtained in step (b) comprises at least 0.5 million cells per mL of volume of the internal part of the microcompartment, more preferably at least 1 million cells/mL, in particular at least 2 million cells/mL, even more preferably 5 million cells per mL.
De façon préférée, chaque microcompartiment obtenu à l’étape (b) comprend au moins 5 lymphocytes, préférentiellement au moins 8 lymphocytes dans sa partie interne.Preferably, each microcompartment obtained in step (b) comprises at least 5 lymphocytes, preferably at least 8 lymphocytes in its internal part.
Les cytokines contenues dans le milieu de culture peuvent être par exemple un ou plusieurs cytokines telles qu’IL-2 ou un mélange d’IL-7 et IL-15, ou IL-17 et/ou IL-18 et/ou IL-21 ou d’autres cytokines connues de l’homme du métier pour ou d’autres cytokines connues de l’homme du métier pour stimuler la prolifération des lymphocytes.The cytokines contained in the culture medium may for example be one or more cytokines such as IL-2 or a mixture of IL-7 and IL-15, or IL-17 and/or IL-18 and/or IL- 21 or other cytokines known to those skilled in the art for or other cytokines known to those skilled in the art to stimulate the proliferation of lymphocytes.
Préférentiellement, les milieux de culture utilisés dans le procédé de préparation de l’invention pour des lymphocytes T sont supplémentés de 100 à 1000 unités/ml d’IL2 ou la combinaison de 300 à 600 unités/ml d’IL7 et 50 à 100 unités /ml d’IL15.Preferably, the culture media used in the preparation process of the invention for T lymphocytes are supplemented with 100 to 1000 units/ml of IL2 or the combination of 300 to 600 units/ml of IL7 and 50 to 100 units /ml of IL15.
Dans le procédé selon l’invention la totalité des lymphocytes encapsulés initialement à l’étape (b) représentent préférentiellement un volume inférieur à 50% du volume du microcompartiment dans lequel ils sont encapsulés, plus préférentiellement inférieur à 40%, 30%, 20%, 10% du volume du microcompartiment dans lequel ils sont encapsulées.In the method according to the invention, all of the lymphocytes initially encapsulated in step (b) preferably represent a volume less than 50% of the volume of the microcompartment in which they are encapsulated, more preferably less than 40%, 30%, 20% , 10% of the volume of the microcompartment in which they are encapsulated.
Les lymphocytes encapsulés sont en suspension sous forme de cellules uniques et/ou d’amas ou ensemble(s) d’au moins deux cellules (« cluster(s) » / regroupements). De façon préférée, lorsqu’il y a au moins 15 lymphocytes la ou les cellules uniques représentent moins de 50% en nombre de la totalité des cellules encapsulées initialement à l’étape (b).The encapsulated lymphocytes are suspended in the form of single cells and/or clusters or sets of at least two cells (“cluster(s)”). Preferably, when there are at least 15 lymphocytes, the single cell(s) represent less than 50% by number of all the cells initially encapsulated in step (b).
Préférentiellement chaque amas de lymphocytes encapsulé initialement à l’étape (b) a une plus grande dimension inférieure à 20% de la plus grande dimension d’un microcompartiment dans lequel il est encapsulé, encore plus préférentiellement inférieure à 10%. En effet les regroupements de lymphocytes ne doivent pas avoir une trop grande taille par rapport à la taille du microcompartiment car une dimension trop grande de ces amas cellulaires initiaux, pourrait entrainer, lors des divisions cellulaires, une confluence cellulaire plus précoce dans la capsule ; cette confluence trop précoce de toute ou partie des capsules, pourrait entrainer une augmentation des pressions intracellulaires et entrainer un stress cellulaire, impactant la croissance cellulaire mais également la ségrégation chromosomique.Preferably each cluster of lymphocytes initially encapsulated in step (b) has a largest dimension less than 20% of the largest dimension of a microcompartment in which it is encapsulated, even more preferably less than 10%. Indeed, the groupings of lymphocytes should not be too large in relation to the size of the microcompartment because too large a dimension of these initial cell clusters could lead, during cell divisions, to an earlier cell confluence in the capsule; this too early confluence of all or part of the capsules could lead to an increase in intracellular pressures and cause cellular stress, impacting cell growth but also chromosome segregation.
L’étape (b) d’encapsulation est mise en œuvre selon les techniques connues de l’homme du métier. En effet, toute méthode de production de microcompartiments cellulaires contenant à l’intérieur d’une capsule d’hydrogel et des cellules peut être utilisée pour la mise en œuvre du procédé de préparation selon l’invention. Notamment, il est possible de préparer des microcompartiments en adaptant la méthode et le dispositif microfluidique décrits dans Alessandriet al., 2016 (« A 3D printed microfluidic device for production of functionalized hydrogel microcapsules for culture and differentiation of human Neuronal Stem Cells (hNSC) », Lab on a Chip, 2016, vol. 16, no. 9, p. 1593-1604), conformément aux étapes décrites ci-dessous.Encapsulation step (b) is implemented according to techniques known to those skilled in the art. Indeed, any method of producing cellular microcompartments containing cells and cells inside a hydrogel capsule can be used for implementing the preparation process according to the invention. In particular, it is possible to prepare microcompartments by adapting the method and the microfluidic device described in Alessandri et al. , 2016 (“A 3D printed microfluidic device for production of functionalized hydrogel microcapsules for culture and differentiation of human Neuronal Stem Cells (hNSC)”, Lab on a Chip, 2016, vol. 16, no. 9, p. 1593-1604) , following the steps described below.
Préférentiellement l’étape (b) est mise en œuvre sans ajouter de matrice extracellulaire, naturelle ou de synthèse. Selon une variante, l’étape (b) est mise en œuvre sans ajouter d’élément de matrice extracellulaire.Preferably step (b) is implemented without adding extracellular matrix, natural or synthetic. According to a variant, step (b) is implemented without adding any extracellular matrix element.
Préférentiellement l’étape (b) est mise en œuvre dans un dispositif capable de générer des capsules d’hydrogel à l’aide d’une puce microfluidique. Par exemple le dispositif peut comprendre des pousses seringues pour plusieurs solutions injectées de manière concentrique grâce à un injecteur microfluidique qui permet de former un jet qui se fractionne en gouttes collectées ensuite dans un bain de calcium. Selon un mode de réalisation particulièrement adapté, deux ou trois solutions chargées sur deux ou trois pousse-seringues :
- une solution d’hydrogel, par exemple d’alginate,
- optionnellement une solution intermédiaire isotonique préférentiellement une solution isotonique ne contenant pas de cation divalent tel que Ca2+ Mg2+ pour éviter une réticulation de l’hydrogel trop précoce dans l’injecteur, telle que par exemple une solution de sorbitol,
- la solution issue de l’étape (a) comprenant des lymphocytes et du milieu de culture.Preferably step (b) is implemented in a device capable of generating hydrogel capsules using a microfluidic chip. For example, the device can include syringe pumps for several solutions injected concentrically using a microfluidic injector which makes it possible to form a jet which is split into drops then collected in a calcium bath. According to a particularly suitable embodiment, two or three solutions loaded on two or three syringe pumps:
- a hydrogel solution, for example alginate,
- optionally an isotonic intermediate solution, preferably an isotonic solution not containing a divalent cation such as Ca2+ Mg2+ to avoid crosslinking of the hydrogel too early in the injector, such as for example a sorbitol solution,
- the solution resulting from step (a) comprising lymphocytes and culture medium.
Les trois solutions sont co-injectées (injectées simultanément) de manière concentrique grâce à un injecteur microfluidique ou puce microfluidique qui permet de former un jet qui se fractionne en gouttes dont la couche extérieure est la solution d’hydrogel et le cœur la solution de l’étape (a) comprenant les lymphocytes ; Ces gouttes sont collectées dans un bain de calcium qui réticule et/ou gélifie la solution d’alginate pour former la coque.The three solutions are co-injected (injected simultaneously) concentrically using a microfluidic injector or microfluidic chip which makes it possible to form a jet which is split into drops whose outer layer is the hydrogel solution and the core is the hydrogel solution. step (a) comprising the lymphocytes; These drops are collected in a calcium bath which crosslinks and/or gels the alginate solution to form the shell.
Pour améliorer la mono-dispersité des microcompartiments cellulaires, la solution d’hydrogel est préférentiellement chargée avec un courant continu à (entre 1 et 10kV). Un anneau à la masse peut éventuellement être disposé à une distance de la pointe comprise entre 1mm et 20 cm, préférentiellement 3mm à 10 cm, encore plus préférentiellement 1cm à 5cm, de la pointe dans le plan perpendiculaire à l’axe du jet sortant de l’injecteur microfluidique (puce de coextrusion) pour générer le champ électrique.To improve the mono-dispersity of the cellular microcompartments, the hydrogel solution is preferentially charged with a direct current at (between 1 and 10kV). A ground ring can optionally be placed at a distance from the tip of between 1mm and 20 cm, preferably 3mm to 10 cm, even more preferably 1cm to 5cm, from the tip in the plane perpendicular to the axis of the jet emerging from the microfluidic injector (coextrusion chip) to generate the electric field.
Selon l’invention, il est nécessaire de générer des capsules dont la partie interne a un rayon moyen ou plus petit rayon d’au moins 100µm. Pour générer des capsules avec de telles dimensions avec une puce de coextrusion (injecteur microfluidique ou puce microfluidique) l’invention propose notamment de modifier le débit des solutions coextrudées et l’ouverture finale de la puce de co-extrusion. Par débit on entend le débit de de chaque solution qui arrive à l’injecteur. Par ouverture finale de la puce de co-extrusion, on entend l’ouverture interne du canal de sortie de la puce.
- pour le débit : on passe préférentiellement d’une valeur comprise entre 20 et 40 ml/h pour chaque solution coextrudée pour les tailles standards de capsules connues de l’art antérieur, à une valeur comprise entre 45 et 150 mL/h, préférentiellement entre 45 et 110 mL par heure pour une variante de l’invention,
- pour le diamètre de l’ouverture finale de la puce de coextrusion (injecteur microfluidique) qui passe d’une valeur préférentiellement comprise entre 50 et 120 µm pour les tailles standards de capsules connues de l’art antérieur, à une valeur de diamètre comprise entre 150 et 300 µm, préférentiellement entre 180 et 240 µm.According to the invention, it is necessary to generate capsules whose internal part has an average radius or smaller radius of at least 100µm. To generate capsules with such dimensions with a coextrusion chip (microfluidic injector or microfluidic chip), the invention proposes in particular to modify the flow rate of the coextruded solutions and the final opening of the co-extrusion chip. By flow rate we mean the flow rate of each solution which arrives at the injector. By final opening of the co-extrusion chip is meant the internal opening of the output channel of the chip.
- for the flow rate: we preferentially go from a value between 20 and 40 ml/h for each coextruded solution for the standard sizes of capsules known from the prior art, to a value between 45 and 150 ml/h, preferably between 45 and 110 mL per hour for a variant of the invention,
- for the diameter of the final opening of the coextrusion chip (microfluidic injector) which goes from a value preferably between 50 and 120 µm for the standard sizes of capsules known from the prior art, to a diameter value comprised between 150 and 300 µm, preferably between 180 and 240 µm.
Ainsi, selon un mode de réalisation particulier l’étape (b) d’encapsulation est réalisée à l’aide d’un injecteur microfluidique dont le diamètre d’ouverture finale est compris entre 150 et 300 µm, préférentiellement entre 180 et 240 µm, et avec le débit de chacune des 3 solutions compris entre 45 et 150 mL/h, préférentiellement entre 45 et 110 mL/h.Thus, according to a particular embodiment, step (b) of encapsulation is carried out using a microfluidic injector whose final opening diameter is between 150 and 300 µm, preferably between 180 and 240 µm, and with the flow rate of each of the 3 solutions between 45 and 150 mL/h, preferably between 45 and 110 mL/h.
Selon un mode de réalisation, les étapes (a) et/ou (c) sont mises en œuvre sous agitation permanente ou séquentielle. Cette agitation est importante car elle maintient l’homogénéité de l’environnement de culture et évite la formation de tout gradient diffusif. Par exemple, elle permet un contrôle homogène de niveau d’oxygénation cellulaire ; évitant ainsi les phénomènes de nécrose lié à l’hypoxie, ou de stress oxydatif lié à l’hyperoxie.According to one embodiment, steps (a) and/or (c) are carried out with permanent or sequential stirring. This agitation is important because it maintains the homogeneity of the culture environment and avoids the formation of any diffusive gradient. For example, it allows homogeneous control of cellular oxygenation level; thus avoiding the phenomena of necrosis linked to hypoxia, or oxidative stress linked to hyperoxia.
Le procédé selon l’invention est préférentiellement mis en œuvre d’une enceinte close tel qu’un bioréacteur clos.The process according to the invention is preferably implemented in a closed enclosure such as a closed bioreactor.
Dans une variante préférée, le procédé selon l’invention comprend au moins une ré-encapsulation des lymphocytes après l’étape (c), c’est-à-dire au moins deux cycles d’encapsulation. Préférentiellement chaque cycle d’encapsulation correspond à un passage. Dans cette variante du procédé (au moins une ré-encapsulation des cellules après l’étape (c)) le nombre de divisions cellulaires de l’ensemble du procédé (pour l’ensemble des passages) est d’au moins 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 20, 25, 30 cycles de division cellulaire.In a preferred variant, the method according to the invention comprises at least one re-encapsulation of the lymphocytes after step (c), that is to say at least two encapsulation cycles. Preferably each encapsulation cycle corresponds to a passage. In this variant of the process (at least one re-encapsulation of the cells after step (c)) the number of cell divisions of the entire process (for all of the passages) is at least 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 20, 25, 30 cell division cycles.
Dans un procédé selon l’invention il peut y avoir plusieurs ré-encapsulations, préférentiellement entre 1 et 100, notamment entre 1 et 10 ré-encapsulation(s).In a process according to the invention there may be several re-encapsulations, preferably between 1 and 100, in particular between 1 and 10 re-encapsulations.
Selon un mode de réalisation particulier, une étape d’activation des lymphocytes à l’aide d’un système d’activation artificielle (aAPC) peut être réalisée au sein du microcompartiment après au moins une ré-encapsulation.According to a particular embodiment, a step of activating the lymphocytes using an artificial activation system (aAPC) can be carried out within the microcompartment after at least one re-encapsulation.
Chaque ré-encapsulation peut comprendre :
- une étape qui consiste à dissocier le microcompartiment ou la série de microcompartiments pour obtenir une suspension de lymphocytes ou une suspension d’amas de lymphocytes ; l’élimination de la couche externe en hydrogel peut être réalisée notamment par hydrolyse, dissolution, perçage et/ou rupture par tout moyen biocompatible, c’est-à-dire non toxique pour les cellules. Par exemple, l’élimination peut être réalisée en utilisant un tampon phosphate salin, un chélateur d’ions divalents, une enzyme comme l’alginate lyase si l’hydrogel comprend de l’alginate et/ou la microdissection laser, et
-une étape d’activation des lymphocytes à l’aide d’un système d’activation artificielle (aAPC) préférentiellement à l’aide d’anticorps CD3/CD28 ;
-une étape de ré-encapsulation de tout ou partie des lymphocytes ou amas de lymphocytes dans une capsule d’hydrogel. La ré-encapsulation est un moyen adapté pour une augmentation de l’amplification cellulaire obtenue depuis l’étape pluripotente, et diminuer les risques de mutation.Each re-encapsulation may include:
- a step which consists of dissociating the microcompartment or the series of microcompartments to obtain a suspension of lymphocytes or a suspension of clusters of lymphocytes; the elimination of the external hydrogel layer can be carried out in particular by hydrolysis, dissolution, drilling and/or rupture by any biocompatible means, that is to say non-toxic for the cells. For example, removal can be accomplished using phosphate buffer saline, a divalent ion chelator, an enzyme such as alginate lyase if the hydrogel includes alginate and/or laser microdissection, and
-a step of activating the lymphocytes using an artificial activation system (aAPC) preferably using CD3/CD28 antibodies;
-a step of re-encapsulating all or part of the lymphocytes or clusters of lymphocytes in a hydrogel capsule. Re-encapsulation is a suitable means for increasing cellular amplification obtained from the pluripotent stage, and reducing the risk of mutation.
La ré-encapsulation consiste à éliminer la couche externe d’hydrogel, préférentiellement à remettre en suspension de manière partiellement ou totalement dissociées les cellules qui étaient sous forme de cystes dans les microcompartiments et à remettre en œuvre les étapes du procédé.Re-encapsulation consists of removing the outer layer of hydrogel, preferably resuspending partially or totally dissociated cells which were in the form of cysts in the microcompartments and restarting the steps of the process.
Selon un mode de réalisation la ré-encapsulation comprend les étapes suivantes :
- (i) éliminer la couche externe en hydrogel,
- (ii) remettre en suspension les lymphocytes qui étaient contenues dans le microcompartiment de façon à obtenir des cellules uniques et/ou au moins un ensemble ou amas de lymphocytes dans un milieu de culture contenant des cytokines
- (iii) encapsuler la solution de lymphocytes dans une couche d’hydrogel de façon à former un microcompartiment de forme ovoïde, cylindrique, sphéroïde ou sphérique ou sensiblement ovoïde, cylindrique, sphéroïde ou sphérique, comprenant une couche externe en hydrogel définissant une partie interne , le plus petit rayon ou le rayon moyen de ladite partie interne étant d’au moins 100 µm ;
- (iv) cultiver les microcompartiments obtenus dans un milieu de culture contenant des cytokines,
- (vi) préférentiellement rincer les microcompartiments, de manière à éliminer les cytokines ;
- (vi) cultiver les microcompartiments dans un milieu de culture dépourvu de cytokines, pendant au moins un cycle de division cellulaire, et
- (vii) optionnellement récupérer les microcompartiments cellulaires obtenus.According to one embodiment, re-encapsulation comprises the following steps:
- (i) remove the outer hydrogel layer,
- (ii) resuspend the lymphocytes which were contained in the microcompartment so as to obtain single cells and/or at least one set or cluster of lymphocytes in a culture medium containing cytokines
- (iii) encapsulate the lymphocyte solution in a hydrogel layer so as to form a microcompartment of ovoid, cylindrical, spheroid or spherical or substantially ovoid, cylindrical, spheroid or spherical shape, comprising an external hydrogel layer defining an internal part , the smallest radius or the average radius of said internal part being at least 100 µm;
- (iv) cultivate the microcompartments obtained in a culture medium containing cytokines,
- (vi) preferably rinse the microcompartments, so as to eliminate the cytokines;
- (vi) cultivating the microcompartments in a culture medium devoid of cytokines, for at least one cycle of cell division, and
- (vii) optionally recover the cellular microcompartments obtained.
La compartimentalisation dans des microcompartiments permet d’éliminer les microcompartiments contenant d’avantage de cellules mutées que les autres capsules. Même si les cellules mutées ont une croissance rapide elles vont atteindre la confluence capsulaire qui va contenir leur multiplication. La compartimentalisation permet aussi de ne pas contaminer l’intégralité de la population cellulaire, et également d’éliminer les capsules contenant des cellules mutantes, à tout moment, en particulier avant une étape de ré-encapsulation. Ce tri peut être fait soit par analyse en ligne, soit par élimination des capsules remplies plus rapidement que les autres par exemple.Compartmentalization in microcompartments makes it possible to eliminate microcompartments containing more mutated cells than other capsules. Even if the mutated cells grow rapidly, they will reach the capsular confluence which will contain their multiplication. Compartmentalization also makes it possible not to contaminate the entire cell population, and also to eliminate capsules containing mutant cells, at any time, in particular before a re-encapsulation step. This sorting can be done either by online analysis, or by eliminating filled capsules more quickly than others, for example.
Dans un mode de mise en œuvre, au moins une des étapes (préférentiellement toutes les étapes) est réalisée à une température adaptée à la survie des cellules, comprise entre 4 et 42°C. La température lors de la prolifération cellulaire doit être préférentiellement entre 32 et 37°C pour éviter de déclencher des mutations en baissant la performance des enzymes de réparation. De même, de façon préférée, la température doit être basse (idéalement environ 4°C) pour gérer le stress des cellules à l’étape (c).In one mode of implementation, at least one of the steps (preferably all the steps) is carried out at a temperature adapted to the survival of the cells, between 4 and 42°C. The temperature during cell proliferation should preferably be between 32 and 37°C to avoid triggering mutations by reducing the performance of repair enzymes. Likewise, preferably, the temperature must be low (ideally around 4°C) to manage the stress of the cells in step (c).
À tout moment, le procédé selon l’invention peut comprendre une étape consistant à vérifier le phénotype des cellules contenues dans le microcompartiment. Cette vérification peut être réalisée en identifiant l’expression par au moins une partie des cellules contenues dans le microcompartiment, d’au moins 4 gènes spécifiques du phénotype recherché choisis parmi CD45 RA RO, CCR7, CD62L, CD3, CD4, CD8, D56, CD16.At any time, the method according to the invention may include a step consisting of checking the phenotype of the cells contained in the microcompartment. This verification can be carried out by identifying the expression by at least part of the cells contained in the microcompartment, of at least 4 genes specific to the desired phenotype chosen from CD45 RA RO, CCR7, CD62L, CD3, CD4, CD8, D56, CD16.
Les microcompartiments cellulaires obtenus selon les procédés de l’invention peuvent ensuite être congelés avant toute utilisation. La congélation est préférentiellement réalisée à une température comprise entre -190°C et -80°C. La décongélation peut être réalisée par immersion du véhicule de congélation étanche (ampoule vissable ou poche plastique) dans un bain d'eau tiède (37 degrés préférentiellement) pour que les cellules décongèlent assez rapidement. Les microcompartiments selon l’invention avant leur utilisation peuvent être maintenus à plus de 4°C pendant une durée limitée avant leur utilisation, préférentiellement entre 4°C et 38°C.The cellular microcompartments obtained according to the methods of the invention can then be frozen before any use. Freezing is preferably carried out at a temperature between -190°C and -80°C. Thawing can be carried out by immersing the sealed freezing vehicle (screwable vial or plastic bag) in a lukewarm water bath (preferably 37 degrees) so that the cells thaw fairly quickly. The microcompartments according to the invention before their use can be maintained at more than 4°C for a limited period before their use, preferably between 4°C and 38°C.
La mise en œuvre du procédé selon l’invention, permet d’obtenir des microcompartiments comprenant au moins 80, préférentiellement au moins 500, au moins 800, au moins 1000, notamment au moins 3000 lymphocytes.Implementation of the method according to the invention makes it possible to obtain microcompartments comprising at least 80, preferably at least 500, at least 800, at least 1000, in particular at least 3000 lymphocytes.
L’invention favorise surtout l’amplification avec un taux d’expansion élevé, ce qui par conséquent diminue le temps de culture et le nombre de divisions pour obtenir un nombre de lymphocytes fonctionnels très important.The invention especially favors amplification with a high expansion rate, which consequently reduces the culture time and the number of divisions to obtain a very large number of functional lymphocytes.
Selon un second mode de réalisation, le microcompartiment selon l’invention est obtenu à partir de cellules aptes à se différencier en lymphocytes, et comprend au moins la mise en œuvre d’un procédé de différenciation en lymphocytes de cellules aptes à se différencier en lymphocytes (cellules souches, notamment cellules souches pluripotentes induites, cellules souches hématopoïétiques dont des cellules CD34+, etc…).According to a second embodiment, the microcompartment according to the invention is obtained from cells capable of differentiating into lymphocytes, and comprises at least the implementation of a method of differentiating cells capable of differentiating into lymphocytes into lymphocytes. (stem cells, including induced pluripotent stem cells, hematopoietic stem cells including CD34+ cells, etc.).
Les cellules aptes à se différencier en lymphocytes sont préférentiellement choisies parmi :The cells capable of differentiating into lymphocytes are preferentially chosen from:
* soit des cellules souches capables de se différencier en lymphocytes, au moins en lymphocytes T ou lymphocytes NK, préférentiellement des cellules souches embryonnaires ou des cellules souches pluripotentes induites ou des cellules souches hématopoïétiques dont des cellules CD34+, très préférentiellement des cellules souches pluripotentes induites, et/ou,
* soit des cellules progénitrices capables, de se différencier en lymphocytes, au moins en lymphocytes T ou lymphocytes NK,
*soit des cellules différenciées capables de subir une reprogrammation de façon à ce qu’elles deviennent des cellules souches pluripotentes induites capables de se différencier en lymphocytes, au moins en lymphocytes T ou lymphocytes NK.* either stem cells capable of differentiating into lymphocytes, at least into T lymphocytes or NK lymphocytes, preferably embryonic stem cells or induced pluripotent stem cells or hematopoietic stem cells including CD34+ cells, very preferably induced pluripotent stem cells, and or,
* either progenitor cells capable of differentiating into lymphocytes, at least into T lymphocytes or NK lymphocytes,
*either differentiated cells capable of undergoing reprogramming so that they become induced pluripotent stem cells capable of differentiating into lymphocytes, at least into T lymphocytes or NK lymphocytes.
Dans cette variante, le procédé peut comprend au moins la mise en œuvre des étapes qui consistent à :In this variant, the method may include at least the implementation of the steps which consist of:
-produire un microcompartiment cellulaire comprenant, à l’intérieur d’une capsule en hydrogel :
* préférentiellement au moins des éléments de matrice extracellulaire ou une matrice extracellulaire, naturelle ou de synthèse,
* des cellules aptes à se différencier en lymphocytes, préférentiellement des cellules souches pluripotentes induites (IPS),
- induire la différenciation cellulaire en lymphocytes au sein du microcompartiment cellulaire, de manière à obtenir au moins des lymphocytes.-produce a cellular microcompartment comprising, inside a hydrogel capsule:
* preferably at least extracellular matrix elements or an extracellular matrix, natural or synthetic,
* cells capable of differentiating into lymphocytes, preferably induced pluripotent stem cells (IPS),
- induce cell differentiation into lymphocytes within the cellular microcompartment, so as to obtain at least lymphocytes.
ExempleExample 1 : P1:P rocédé selon l’inventionprocessed according to the invention (Lymphocytes T)(T lymphocytes)
Réactifs utilisés :
-Solution 1 : Milieu de culture utilisé : TexMACS (Miltenyi Biotec) supplémenté avec 1000 unités/ml d’IL-2 recombinant (Miltenyi Biotec)
-Solution 2 : Réactif d’activation polyantigénique CD3/CD28 (Transact™ Miltenyi Biotec)
-Solution 3 : Milieu de rinçage des capsules : DMEM/F-12 + Glutamax
-Solution 4 : Solution pour dissoudre les capsules d’alginate : tampon de détachement cellulaire non-enzymatique (RelesR™ Stem Cell Technology) Reagents used :
-Solution 1: Culture medium used: TexMACS (Miltenyi Biotec) supplemented with 1000 units/ml of recombinant IL-2 (Miltenyi Biotec)
-Solution 2: CD3/CD28 polyantigenic activation reagent (Transact™ Miltenyi Biotec)
-Solution 3: Capsule rinsing medium: DMEM/F-12 + Glutamax
-Solution 4: Solution to dissolve alginate capsules: non-enzymatic cell detachment buffer (RelesR™ Stem Cell Technology)
Etape 1 : décongélation des cellules (JStep 1: thawing the cells (J 00 ))
Les ampoules de lymphocytes T triés à partir de sang périphérique de donneur sain ont été décongelées selon les recommandations du fournisseur (Hu PB Pan-T, Stem Cell Technologies, #70024).Ampoules of T cells sorted from healthy donor peripheral blood were thawed according to the supplier's recommendations (Hu PB Pan-T, Stem Cell Technologies, #70024).
Etape 2 : Activation des lymphocytes T (J0)Step 2: Activation of T lymphocytes (D0)
Les lymphocytes T ont été comptés au NucleoCounter NC2000 (protocole Standard 1 cassette) et mise en culture dans la solution 1 à une densité de 1 million de cellules par ml dans une flasque de culture.The T lymphocytes were counted using the NucleoCounter NC2000 (Standard 1 cassette protocol) and cultured in solution 1 at a density of 1 million cells per ml in a culture flask.
La solution 2 a été ajoutée au 1/100 dans la suspension cellulaire ainsi préparée.Solution 2 was added at 1/100 to the cell suspension thus prepared.
Les cellules ainsi traitées ont été laissées en culture dans un incubateur à 37°C et 5% de CO2 pendant 3 jours.The cells thus treated were left in culture in an incubator at 37°C and 5% CO2 for 3 days.
Etape 3 : Changement de milieu et encapsulation (J3) :Step 3: Change of environment and encapsulation (D3):
Afin d’éliminer le Transcart™ dans le milieu, les cellules ont été centrifugées à 300g pendant 10 min et le surnageant aspiré.In order to eliminate the Transcart™ in the medium, the cells were centrifuged at 300 g for 10 min and the supernatant aspirated.
Les cellules ont été rincées en solution 1 une fois.Cells were rinsed in solution 1 once.
Une partie du culot cellulaire a été repris en solution 1 a une densité cellulaire de 5 millions de cellules par ml en vue de l’encapsulation.Part of the cell pellet was taken up in solution 1 at a cell density of 5 million cells per ml for encapsulation.
L’autre partie du culot cellulaire a été repris en solution 1 a une densité cellulaire de 5 millions de cellules par ml (contrôle).The other part of the cell pellet was taken up in solution 1 at a cell density of 5 million cells per ml (control).
Etape 4 : Encapsulation (J3)Step 4: Encapsulation (J3)
Le dispositif d’encapsulation est préparé comme décrit dans Alessandri et al., 2016 (« A 3D printed microfluidic device for production of functionalized hydrogel microcapsules for culture and differentiation of human Neuronal Stem Cells (hNSC) », Lab on a Chip, 2016, vol. 16, no. 9, p. 1593-1604).The encapsulation device is prepared as described in Alessandri et al., 2016 (“A 3D printed microfluidic device for production of functionalized hydrogel microcapsules for culture and differentiation of human Neuronal Stem Cells (hNSC)”, Lab on a Chip, 2016, vol. 16, no. 9, pp. 1593-1604).
Les trois solutions nécessaires sont chargées sur trois pousse-seringues, i) solution d’alginate (PRONOVA®SLG100 à 2% en masse dans de l’eau distillée), ii) solution intermédiaire (sorbitol à 300mM), iii) solution cellulaire (préparée à l’étape précédente) ; Les trois solutions sont co-injectées de manière concentrique grâce à un injecteur microfluidique qui permet de former un jet qui se fractionne en gouttes dont la couche extérieure est la solution d’alginate et le cœur la solution de cellules ; Ces gouttes sont collectées dans un bain de calcium (à 100mM) qui rigidifie la solution d’alginate pour former la coque.The three necessary solutions are loaded onto three syringe pumps, i) alginate solution (PRONOVA®SLG100 at 2% by mass in distilled water), ii) intermediate solution (sorbitol at 300mM), iii) cell solution ( prepared in the previous step); The three solutions are co-injected concentrically using a microfluidic injector which makes it possible to form a jet which is split into drops whose outer layer is the alginate solution and the core is the cell solution; These drops are collected in a calcium bath (at 100mM) which stiffens the alginate solution to form the shell.
L’invention favorise surtout l’amplification avec un taux d’expansion élevé, ce qui par conséquent diminue le temps de culture et le nombre de divisions pour obtenir un nombre de lymphocytes fonctionnels très important, et limite donc de nouvelles mutagenèses.The invention especially favors amplification with a high expansion rate, which consequently reduces the culture time and the number of divisions to obtain a very large number of functional lymphocytes, and therefore limits further mutagenesis.
Etape 5 : traitement après encapsulation (J3)Step 5: treatment after encapsulation (D3)
Les capsules sont récupérées avec un tamis cellulaire 40µm puis après rinçage (1x) avec la solution 3 elles sont stockées dans une flasque de 75cm² avec la solution 1 a une densité cellulaire de 100 000 cellules par ml (condition 1) ou 200 000 cellules par ml (condition 2).The capsules are recovered with a 40µm cell sieve then after rinsing (1x) with solution 3 they are stored in a 75cm² flask with solution 1 having a cell density of 100,000 cells per ml (condition 1) or 200,000 cells per ml (condition 2).
La flasque est gardée à l’incubateur à 37°C et 5% de CO2 pendant 3 jours.The flask is kept in the incubator at 37°C and 5% CO2 for 3 days.
Les cellules non encapsulées telles que préparées durant la 3ème étape sont cultivées en parallèle dans les mêmes conditions atmosphériques pendant 3 jours.The non-encapsulated cells as prepared during the 3rd step are cultured in parallel under the same atmospheric conditions for 3 days.
Etape 6 : Dissolution des capsules et comptage (J6)Step 6: Dissolving the capsules and counting (D6)
-(a) : Bras 1 : capsule
-La suspension de capsules a été prélevée et laissée à sédimenter pendant 5 minutes dans un tube Falcon de 50ml.
-Le surnageant a été prélevé avec précaution et éliminé.
-Les capsules ont ensuite été traitées avec la solution 4 pendant 5 min à 37°C.
-Les cellules libérées des capsules ont été centrifugées à 300g pendant 10minutes pour éliminer la solution 4.
-Les cellules ont été finalement comptées au NC2000 (protocole standard 1 cassette)-(a): Arm 1: capsule
-The capsule suspension was taken and left to sediment for 5 minutes in a 50ml Falcon tube.
-The supernatant was carefully collected and discarded.
-The capsules were then treated with solution 4 for 5 min at 37°C.
-The cells released from the capsules were centrifuged at 300 g for 10 minutes to eliminate solution 4.
-The cells were finally counted using the NC2000 (standard 1 cassette protocol)
-(b) : Bras 2 : contrôle en suspension
-La suspension cellulaire a été prélevée puis centrifugée à 300g pendant 10min.
-Le surnagent a été aspiré.
-Les cellules ont ensuite été comptées au NC2000 (protocole standard 1 cassette).-(b): Arm 2: suspended control
-The cell suspension was collected then centrifuged at 300g for 10min.
-The supernatant was aspirated.
-The cells were then counted using the NC2000 (standard 1 cassette protocol).
Les résultats d’encapsulation de lymphocytes T selon le protocole décrit montre une meilleure amplification cellulaire en capsules par rapport à une culture classique en suspension. Ainsi nous obtenons un facteur d’amplification de fois 20 en 3 jours de culture en capsule contre un facteur de fois 2 pour une culture classique.The results of encapsulation of T lymphocytes according to the protocol described show better cell amplification in capsules compared to a conventional culture in suspension. Thus we obtain an amplification factor of times 20 in 3 days of culture in capsules compared to a factor of times 2 for a classic culture.
ExempleExample 2 :2: MesureMeasure deof lathere sécrétion de cytokinessecretion of cytokines deof lymphocyteslymphocytes TT encapsulés ou nonencapsulated or not
Le kit de détection utilisé est le MACSPlex Cytotoxic T/NK Cell Kit (Miltenyi Biotec, 130-125-800)The detection kit used is the MACSPlex Cytotoxic T/NK Cell Kit (Miltenyi Biotec, 130-125-800)
La préparation des différents réactifs et solutions a été faite selon les recommandations du fournisseur dans la plaque MACSPlex Filter PlateThe preparation of the different reagents and solutions was done according to the supplier's recommendations in the MACSPlex Filter Plate.
Les surnageants de culture des cellules encapsulées ou non ont été prélevés à jour 6 après, non dilués, et incubés en duplicat et incubés dans la plaque préparée en étape 2 de l’exemple 1 ;The culture supernatants of the encapsulated or non-encapsulated cells were taken on day 6 later, undiluted, and incubated in duplicate and incubated in the plate prepared in step 2 of Example 1;
L’incubation a été réalisée en accord avec les recommandations du fournisseur ;The incubation was carried out in accordance with the supplier's recommendations;
L’acquisition des données a été réalisée sur un cytomètre MACSQuant 10 (Miltenyi Biotec) en utilisant un Express Mode dédié (Miltenyi Biotec).Data acquisition was carried out on a MACSQuant 10 cytometer (Miltenyi Biotec) using a dedicated Express Mode (Miltenyi Biotec).
Les résultats sont exprimés en moyenne de fluorescence par million de cellules (MFI/e6 cellules) dans le tableau 1 et dans la
Ces résultats confirment notamment que les lymphocytes encapsulés dans le microcompartiment selon l’invention présentent une concentration en granzyme B, en perforine et en TNF alpha extracellulaires moins importante par rapport aux lymphocytes en suspension.These results confirm in particular that the lymphocytes encapsulated in the microcompartment according to the invention have a lower concentration of granzyme B, perforin and extracellular TNF alpha compared to the lymphocytes in suspension.
Exemple 3 : Polarisation d’un microcompartiment selon l’inventionExample 3: Polarization of a microcompartment according to the invention
Les microcompartiment selon l’invention comprenant des lymphocytes T ont été fixés en PFA 4% dilué dans du PBS avec calcium et conservées à 4°CThe microcompartments according to the invention comprising T lymphocytes were fixed in 4% PFA diluted in PBS with calcium and stored at 4°C.
Protocole de marquage :Marking protocol:
Le marquage phalloidin et Lipilight (Membright) ont été fait aux dilutions recommandées par les fournisseurs pendant 72h sous agitation, à température ambiante et protégé de la lumièrePhalloidin and Lipilight (Membright) labeling were carried out at the dilutions recommended by the suppliers for 72 hours with stirring, at room temperature and protected from light.
L’acquisition des images (
On peut observer un microcompartiment selon l’invention comprenant des lymphocytes dont le noyau est excentré. Par conséquent, les lymphocytes sont polarisés au sein du microcompartiment et présentent ainsi un phénotype fonctionnel.We can observe a microcompartment according to the invention comprising lymphocytes whose nucleus is eccentric. Consequently, lymphocytes are polarized within the microcompartment and thus exhibit a functional phenotype.
Exemple 4 : Procédé selon l’invention (lymphocytes NK)Example 4: Process according to the invention (NK lymphocytes)
Réactifs utilisés :Reagents used:
-Solution 1 : Milieu de culture basal pour expansion de NK (ExCellerate Human NK Cell Expansion Media (R&D Systems)) supplémenté avec 27ng/ml d’IL-2 recombinant, 10 ng/mL d’IL-12 recombinant, 10ng/ml d’IL-18 recombinant et 10ng/ml d’IL-21 recombinant.-Solution 1: Basal culture medium for NK expansion (ExCellerate Human NK Cell Expansion Media (R&D Systems)) supplemented with 27ng/ml of recombinant IL-2, 10ng/ml of recombinant IL-12, 10ng/ml of recombinant IL-18 and 10ng/ml of recombinant IL-21.
-Solution 2 : Solution 1 supplémentée avec des billes d’activation polyantigénique CD2/NKp46 (e.g. Cloudz Human NK Cell Expansion Kit (R&D Systems))-Solution 2: Solution 1 supplemented with CD2/NKp46 polyantigenic activation beads (e.g. Cloudz Human NK Cell Expansion Kit (R&D Systems))
-Solution 3 : Milieu de rinçage des capsules : DMEM/F-12 + Glutamax-Solution 3: Capsule rinsing medium: DMEM/F-12 + Glutamax
-Solution 4 : Solution pour dissoudre les capsules d’alginate : solution d’EDTA à 2.5mM-Solution 4: Solution to dissolve alginate capsules: 2.5mM EDTA solution
Etape 1 : décongélation des cellules (JStep 1: thawing the cells (J 00 ))
Les ampoules de NK triés à partir de sang périphérique de donneurs sains (donneur A et donneur B) ont été décongelées selon les recommandations du fournisseur (Hu PB NK, Stem Cell Technologies, #70036).Ampoules of NK sorted from peripheral blood of healthy donors (donor A and donor B) were thawed according to the supplier's recommendations (Hu PB NK, Stem Cell Technologies, #70036).
Les NK ont été comptés au NucleoCounter NC2000 (protocole Standard 1 cassette).NK were counted using the NucleoCounter NC2000 (Standard 1 cassette protocol).
Les cellules ont été centrifugées à 300g pendant 10 min et le surnageant a été aspiré.The cells were centrifuged at 300 g for 10 min and the supernatant was aspirated.
Une partie du culot cellulaire a été repris en solution 2 a une densité cellulaire de 15 millions de cellules par ml en vue de l’encapsulation.Part of the cell pellet was taken up in solution 2 at a cell density of 15 million cells per ml for encapsulation.
L’autre partie du culot cellulaire a été repris en solution 2 a une densité cellulaire entre 0.2 et 1 millions de cellules par ml (contrôle).The other part of the cell pellet was taken up in solution 2 at a cell density between 0.2 and 1 million cells per ml (control).
EtapeStage 22 : Encapsulation (J: Encapsulation (J 00 ))
Le dispositif d’encapsulation est préparé comme décrit dans Alessandri et al., 2016 (« A 3D printed microfluidic device for production of functionalized hydrogel microcapsules for culture and differentiation of human Neuronal Stem Cells (hNSC) », Lab on a Chip, 2016, vol. 16, no. 9, p. 1593-1604).The encapsulation device is prepared as described in Alessandri et al., 2016 (“A 3D printed microfluidic device for production of functionalized hydrogel microcapsules for culture and differentiation of human Neuronal Stem Cells (hNSC)”, Lab on a Chip, 2016, vol. 16, no. 9, pp. 1593-1604).
Les trois solutions nécessaires sont chargées sur trois pousse-seringues, i) solution d’alginate (PRONOVA®SLG100 à 2% en masse dans de l’eau distillée), ii) solution intermédiaire (sorbitol à 300mM), iii) solution cellulaire (préparée à l’étape précédente) ; Les trois solutions sont co-injectées de manière concentrique grâce à un injecteur microfluidique qui permet de former un jet qui se fractionne en gouttes dont la couche extérieure est la solution d’alginate et le cœur la solution de cellules ; Ces gouttes sont collectées dans un bain de calcium (à 100mM) qui rigidifie la solution d’alginate pour former la coque.The three necessary solutions are loaded onto three syringe pumps, i) alginate solution (PRONOVA®SLG100 at 2% by mass in distilled water), ii) intermediate solution (sorbitol at 300mM), iii) cell solution ( prepared in the previous step); The three solutions are co-injected concentrically using a microfluidic injector which makes it possible to form a jet which is split into drops whose outer layer is the alginate solution and the core is the cell solution; These drops are collected in a calcium bath (at 100mM) which stiffens the alginate solution to form the shell.
L’invention favorise surtout l’amplification avec un taux d’expansion élevé, ce qui par conséquent diminue le temps de culture et le nombre de divisions pour obtenir un nombre de lymphocytes fonctionnels très important, et limite donc de nouvelles mutagenèses.The invention especially favors amplification with a high expansion rate, which consequently reduces the culture time and the number of divisions to obtain a very large number of functional lymphocytes, and therefore limits further mutagenesis.
EtapeStage 33 : traitement après encapsulation (J: treatment after encapsulation (J 00 ))
Les capsules sont récupérées avec un tamis cellulaire 40µm puis après rinçage (1x) avec la solution 3 elles sont stockées dans une flasque de 75cm² (Donneur A) ou dans un mini-bioréacteur de 30mL (Donneur B) avec la solution 1 a une densité cellulaire comprise entre 200 000 et 1 000 000 cellules par ml.The capsules are recovered with a 40µm cell sieve then after rinsing (1x) with solution 3 they are stored in a 75cm² flask (Donor A) or in a 30mL mini-bioreactor (Donor B) with solution 1 at a density cell size between 200,000 and 1,000,000 cells per ml.
La flasque ou le mini-bioréacteur de 30mL sont gardés à l’incubateur à 37°C et 5% de CO2 pendant 11 à 14 jours. Les capsules en mini-bioréacteur sont agitées à 100 RPM. Le renouvellement du milieu de culture est effectué selon les recommandations des fournisseurs.The 30mL flask or mini-bioreactor is kept in the incubator at 37°C and 5% CO2 for 11 to 14 days. The capsules in a mini-bioreactor are stirred at 100 RPM. Renewal of the culture medium is carried out according to the suppliers' recommendations.
Les cellules non encapsulées telles que préparées durant la 3ème étape sont cultivées en parallèle dans les mêmes conditions pendant 11 à 14 jours.The non-encapsulated cells as prepared during the 3rd step are cultured in parallel under the same conditions for 11 to 14 days.
Etape 6 : Dissolution des capsules et comptage (JStep 6: Dissolving the capsules and counting (J 11 ou J14, selon la confluence des capsules11 or D14, depending on the confluence of the capsules ))
-(a) : Bras 1 : capsule-(a): Arm 1: capsule
-La suspension de capsules a été prélevée et laissée à sédimenter pendant 5 minutes dans un tube Falcon de 50ml.-The capsule suspension was taken and left to sediment for 5 minutes in a 50ml Falcon tube.
-Le surnageant a été prélevé avec précaution et éliminé.-The supernatant was carefully collected and discarded.
-Les capsules ont ensuite été traitées avec la solution 4 pendant 5 min à 37°C.-The capsules were then treated with solution 4 for 5 min at 37°C.
-Les cellules libérées des capsules ont été centrifugées à 300g pendant 10minutes pour éliminer la solution 4.-The cells released from the capsules were centrifuged at 300 g for 10 minutes to eliminate solution 4.
-Les billes d’activations sont éliminées selon les recommandations du fournisseur.-The activation beads are disposed of according to the supplier's recommendations.
-Les cellules ont été finalement comptées au NC2000 (protocole standard 1 cassette)-The cells were finally counted using the NC2000 (standard 1 cassette protocol)
-(b) : Bras 2 : contrôle en suspension-(b): Arm 2: suspended control
-La suspension cellulaire a été prélevée puis centrifugée à 300g pendant 10min.-The cell suspension was collected then centrifuged at 300g for 10min.
-Le surnagent a été aspiré.-The supernatant was aspirated.
-Les billes d’activations sont éliminées selon les recommandations du fournisseur.-The activation beads are disposed of according to the supplier's recommendations.
-Les cellules ont ensuite été comptées au NC2000 (protocole standard 1 cassette).-The cells were then counted using the NC2000 (standard 1 cassette protocol).
Les résultats d’encapsulation de NK selon le protocole décrit une meilleure amplification cellulaire en capsules par rapport à une culture classique en suspension, comme illustré dans la
ExempleExample 55 : Mesure de la sécrétion de cytokines de lymphocytes: Measurement of lymphocyte cytokine secretion NKN.K. encapsulés ou nonencapsulated or not
Le kit de détection utilisé est le MACSPlex Cytotoxic T/NK Cell Kit (Miltenyi Biotec, 130-125-800)The detection kit used is the MACSPlex Cytotoxic T/NK Cell Kit (Miltenyi Biotec, 130-125-800)
La préparation des différents réactifs et solutions a été faite selon les recommandations du fournisseur dans la plaque MACSPlex Filter PlateThe preparation of the different reagents and solutions was done according to the supplier's recommendations in the MACSPlex Filter Plate.
Les surnageants de culture des cellules encapsulées ou non ont été prélevés 14 jours après, dilués au 10eou au 100e, et incubés en duplicat dans la plaque préparée en étape 2 de l’exemple 4 ;The culture supernatants of the encapsulated or non-encapsulated cells were taken 14 days later, diluted 10th or 100th , and incubated in duplicate in the plate prepared in step 2 of Example 4;
L’incubation a été réalisée en accord avec les recommandations du fournisseur ;The incubation was carried out in accordance with the supplier's recommendations;
L’acquisition des données a été réalisée sur un cytomètre MACSQuant 10 (Miltenyi Biotec) en utilisant un Express Mode dédié (Miltenyi Biotec).Data acquisition was carried out on a MACSQuant 10 cytometer (Miltenyi Biotec) using a dedicated Express Mode (Miltenyi Biotec).
Les résultats sont exprimés en moyenne de fluorescence par million de cellules (MFI/e6 cellules) dans les tableaux 2 et 3 et dans les figures 7a, 7b (Donneur A) et 8a, 8b (Donneur B).The results are expressed as average fluorescence per million cells (MFI/e6 cells) in Tables 2 and 3 and in Figures 7a, 7b (Donor A) and 8a, 8b (Donor B).
Ces résultats confirment notamment que les lymphocytes NK encapsulés dans le microcompartiment selon l’invention présentent une concentration en granzyme B, en perforine, en GM-CSF et en IL-6 moins importante par rapport aux lymphocytes NK en suspension.These results confirm in particular that the NK lymphocytes encapsulated in the microcompartment according to the invention have a lower concentration of granzyme B, perforin, GM-CSF and IL-6 compared to the NK lymphocytes in suspension.
Claims (31)
- une teneur en en perforine inférieure à 0,5 μg/ml de milieu, et/ou
- une teneur en granzyme B inférieure à 1 μg /mL de milieu.Microcompartment according to one of the preceding claims, characterized in that the lymphocytes are T lymphocytes and in that it presents:
- a perforin content of less than 0.5 μg/ml of medium, and/or
- a granzyme B content of less than 1 μg/mL of medium.
- une teneur en en perforine inférieure à 0,5μg/ml de milieu, et/ou
- une teneur en granzyme B inférieure à 1 μg /mL de milieu, et/ou
- une teneur en IL6 inférieure à 0,5μg/ml de milieu et/ou
- une teneur en GM-CSF inférieure à 0,5μg/ml de milieu.Microcompartment according to one of claims 1 to 9, characterized in that the lymphocytes are NK lymphocytes and in that it presents:
- a perforin content of less than 0.5 μg/ml of medium, and/or
- a granzyme B content of less than 1 μg/mL of medium, and/or
- an IL6 content of less than 0.5 μg/ml of medium and/or
- a GM-CSF content of less than 0.5 μg/ml of medium.
(a) incuber des lymphocytes dans un milieu de culture comprenant des cytokines,
(b) encapsuler les lymphocytes dans leur milieu de culture dans une couche d’hydrogel, préférentiellement sans ajouter de matrice extracellulaire, pour former un microcompartiment en trois dimensions clos de forme ovoïde, cylindrique, sphéroïde ou sphérique ou sensiblement ovoïde, cylindrique, sphéroïde ou sphérique, dont la plus petite dimension est comprise entre 200 et 400µm, de façon à ce que chaque microcompartiment comprennent au moins 5 cellules dans sa partie interne,
(c) cultiver les microcompartiments obtenus à l’étape (b) dans un milieu de culture comprenant au moins des cytokines, pendant 2 à 6 jours.Process for preparing a microcompartment according to one of claims 1 to 14 or a set of cellular microcompartments according to one of claims 15 or 16, comprising the following steps:
(a) incubating lymphocytes in a culture medium comprising cytokines,
(b) encapsulating the lymphocytes in their culture medium in a hydrogel layer, preferably without adding extracellular matrix, to form a closed three-dimensional microcompartment of ovoid, cylindrical, spheroid or spherical or substantially ovoid, cylindrical, spheroid or spherical, the smallest dimension of which is between 200 and 400µm, so that each microcompartment includes at least 5 cells in its internal part,
(c) cultivating the microcompartments obtained in step (b) in a culture medium comprising at least cytokines, for 2 to 6 days.
- une solution d’hydrogel,
- la solution issue de l’étape a) comprenant des lymphocytes et du milieu de culture,
de manière concentrique via un injecteur microfluidique qui permet de former un jet en sortie d’injecteur constitué du mélange des deux solutions, ledit jet se fractionnant en gouttes, lesdites gouttes étant collectées dans un bain de calcium qui rigidifie la solution d’hydrogel pour former la couche externe de chaque microcompartiment, la partie interne de chaque goutte étant constituée par la solution issue de l’étape (a) comprenant des lymphocytes et du milieu de culture.Method according to one of claims 19 to 22, characterized in that step b) is carried out by co-injection of two solutions:
- a hydrogel solution,
- the solution resulting from step a) comprising lymphocytes and culture medium,
concentrically via a microfluidic injector which makes it possible to form a jet at the injector outlet consisting of the mixture of the two solutions, said jet breaking into drops, said drops being collected in a calcium bath which stiffens the hydrogel solution to form the external layer of each microcompartment, the internal part of each drop being constituted by the solution resulting from step (a) comprising lymphocytes and culture medium.
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