KENNISPLATFORM VOOR LABORATORIA

REDACTIONEEL

EDITIE 37, MAART 2019

 

Het ultieme vriezen bij de grootste cryo-biobank van Nederland

De verhuizing van de navelstrengbloedbank van Leiden naar de hoofdlocatie in Amsterdam was voor het Laboratorium voor Cryobiologie van Sanquin aanleiding voor herinrichting van de biobank en modernisering van de cryogene installatie. Hierdoor kan deze grootste cryogene biobank van Nederland zowel de Sanquin-laboratoria als externe partijen nog beter van dienst zijn met een groeiend pakket aan services. Hoofd van het laboratorium Johan Lagerberg laat zien wat er allemaal komt kijken bij het beheer van zo’n half miljoen verschillende samples.

Onder politiebegeleiding heeft eind vorig jaar een uiterst precaire verhuizing plaatsgevonden van acht biostaten en zes -80 °C vriezers met navelstrengbloed. Dat had vooral te maken met het speciale opslagvat, het zogenaamde bio-archive systeem (BAS), dat opslagvat, geprogrammeerde invriezer en magazijnfunctie ineen is. “Zo’n machine kan zelf het stamcelzakje op een bepaalde plek in het vat hangen en er ook weer uithalen. Dat is echter een heel fragiel ophangsysteem. Als dat een beetje gaat schudden heb je kans dat die zakjes vallen. Daar moet je dus heel omzichtig mee omgaan, zeker bij de verhuizing van de navelstrengbloedbank in Leiden naar ons”, vertelt Johan Lagerberg, hoofd van het Laboratorium voor Cryobiologie bij Sanquin in Amsterdam.

Dat is allemaal prima gegaan, al ging het bij het transport van de vriezers (een peulenschilletje in vergelijking met het gevoelige bio-archive systeem) nog wel bijna mis. “In de vrachtwagen was een aggregaat geplaatst, zodat de vriezers op stroom bleven. Want de eis wat dat de temperatuur beneden de -70 °C zou blijven. Echter, de vrachtwagen kwam in een file terecht. Omdat het aggregaat maar een beperkte tijd zijn werk kon doen en de temperatuur in het ladingscompartiment behoorlijk begon op te lopen (alle deuren waren al opengezet om de warmte kwijt te raken) is het transport ook in dit geval met hulp van de politie tot een goed einde gebracht door onder hun begeleiding langs de file te rijden.”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ruimte maken

Eenmaal aangekomen bij Sanquin in Amsterdam hoefde er niet meer te worden geïmproviseerd, want daar was een flinke verbouwing achter de rug om plaats te maken voor die extra biostaten en vriezers. “We hebben een flink deel van onze kantoorruimte opgeofferd ten faveure van de cryoruimte. Bovendien hebben we de hele stikstofinstallatie aangepakt, zodat nu het automatisch vullen van de opslag- en de drukvaten efficiënter verloopt en de veiligheid aan de laatste stand van zaken is aangepast. Ook hebben we een nieuwe buitentank in gebruik genomen, met een circa viermaal zo grote capaciteit als de vorige”, resumeert Johan Lagerberg.

De cryobank huist momenteel 34 opslagvaten. Deze zijn allen met door Cryo Solutions deels vernieuwde vulautomaten uitgerust. Ook de besturingskast van de installatie is door een kast met een grotere aansluitcapaciteit vervangen. De hele door Cryo Solutions ontworpen installatie, inclusief de vier drukvaten die tot dan toe met de hand werden gevuld, wordt nu automatisch gevuld. De opslag- en drukvaten zijn hiervoor besturingstechnisch (en uiteraard ook via het vacuüm leidingennetwerk) aan elkaar gekoppeld. Een keer per dag (nu nog overdag; in de toekomst ’s nachts) worden de opslagvaten in groepen van vier bijgevuld. Zodra het stikstofniveau per individueel vat weer op het juiste peil is, geeft de besturing een seintje naar een volgende groep, enzovoorts. Dit is een heel efficiënt proces, dat binnen een uur voor alle vaten is afgerond. Groot voordeel van deze werkwijze is dat je maar een keer per dag de transportleiding vanaf de buitentank naar binnen koud hoeft te maken; je bespaart hier dus heel wat vloeibaar stikstof mee.

In de cryoruimte zijn uitgebreide veiligheidsvoorzieningen aanwezig. Op vijf plekken zijn noodstoppen aangebracht, zodat bij calamiteiten direct met een druk op de knop de stikstoftoevoer kan worden afgesloten. Dit kan ook gebeuren door het zuurstofdetectiesysteem, dat getrapte maatregelen neemt. Daalt het zuurstofgehalte iets dan gaan de ventilatoren in de gevel, die aan de zuurstofdetectie zijn gekoppeld, harder draaien. Daalt desondanks het zuurstofgehalte in de lucht onder de 19%, dan springt de signaleringszuil binnen en buiten de ruimte op oranje. Gaat dat gehalte naar 18%, dan gaan de stoplichten op rood, wordt er een akoestisch signaal afgegeven en sluit de toevoer van vloeibaar stikstof automatisch af.

 

Overzicht houden

Al met al hebben Johan Lagerberg en zijn zes collega’s van het Laboratorium voor Cryobiologie meer dan 500.000 samples in beheer. Aan de hand van een in-house ontwikkeld computerprogramma hebben ze daar altijd 100% overzicht over. Hiertoe hangen aan ieder materiaal, dat is gekoppeld aan een uniek vriesnummer, vijf coördinaten. Bij een ampul –de veruit meest gebruikte opslageenheid– is dat in de eerste plaats de biostaat. Daarin staan torens. Per toren zijn er dertien lagen waar een bakje kan worden geplaatst. In dat bakje heb je vervolgens horizontale en verticale rijen. Crux van dit systeem is wel dat je precies bijhoudt wat je doet, zowel bij het inzetten als het uithalen. Dat gebeurt allemaal handmatig. “We noteren eerst op papier waar een ampul precies staat. Van daaruit worden de gegevens in de computer ingevoerd. Dagelijks maken we een uitdraai van wat er in- en uitgegaan is, en dat checken we met datgene wat we hebben opgeschreven. Dat lijkt omslachtig, maar werkt in de praktijk foutloos. Bovendien helpt het programma ons. Het is bijvoorbeeld zo gemaakt dat je niet twee ampullen op dezelfde plek kunt zetten. Ook geeft het aan waar de lege plekken zijn. Bovendien combineert het de bestellingen van materiaal en het plaatsen van nieuw materiaal. Dus je vult een net gemaakt gat direct met iets nieuws, zodat je de toren maar een keer hoeft op te tillen en de cryovaten zo kort mogelijk geopend zijn”, vertelt Johan Lagerberg.

 

Overzicht van de onlangs door Cryo Solutions gemoderniseerde cryobank van het Laboratorium voor Cryobiologie van Sanquin, waar momenteel 34 biostaten staan opgesteld.

Dat tillen is sinds de verbouwing ook een stuk gemakkelijker geworden door de installatie van een in het plafond verzonken elektrisch takelsysteem voor het uithalen van de rekken. “Dat is ook op verzoek van de collega’s van het Laboratorium voor Celtherapie gedaan. Die vriezen stamcellen in voor onder meer het AvL en het AMC. De zes opslagvaten staan hier, op slot. Zij bewerken de cellen in hun eigen lab en transporteren zelf de samples in en uit de vaten; wij moeten alleen voor de goede bewaaromstandigheden zorgen. Omdat zij werken met torens van dertien etages, is dat echt een heel eind tillen van behoorlijke gewichten. Wij hebben die torens gedeeld in een stuk van zes en een stuk van zeven; die kan je een stuk gemakkelijker manipuleren.”

Josephine van Rutten laat een van de circa duizend aluminium bussen zien met zeldzame rode bloedcellen, waarvan de oudsten uit 1971 stammen. Inmiddels vindt door een verbetering van de invriesmethode de opslag in -80 °C vriezers plaats.

 

Rode bloedcellen

Binnen Sanquin is er voor gekozen om de cryogene opslag centraal uit te voeren. Dat betekent dat iedereen vanuit afdelingen als research, diagnostiek, plasmaproducten, reagentia en bloedbank langskomt om aan de balie materiaal in te leveren en weer af te halen. Dat gaat om een diversiteit aan materialen, zoals stamcellen, witte bloedcellen, cellijnen, standaarden en rode bloedcellen. Soms wordt het materiaal direct ingevroren via een geprogrammeerde vriescurve in één van de Planer vriezers; hiervoor zijn drie vriesruns per dag. In andere gevallen is er nog een voorbewerking nodig, die plaatsvindt in de aanpalende klasse C cleanroom.

Het invriezen van rode bloedcellen is een vrij unieke expertise, die maar in weinig andere laboratoria in Nederland plaatsvindt. Dat gebeurt voor diverse toepassingen, zoals het immuniseren van mensen voor de productie van anti-Rhesus-D, voor celpanels met getypeerde rode bloedcellen die worden geleverd aan ziekenhuizen om bloedgroepen te bepalen en voor research.

Een bijzondere toepassing is de Sanquin Bank voor Bevroren Bloed, die zo’n 1500 eenheden bevat voor transfusie van zeldzame rode bloedcellen, die de bloedbank niet standaard op voorraad heeft. Waar 99,9% van de mensen positief is voor een bepaald eiwit op het celmembraan, zijn die mensen met een zeldzame bloedgroep daar dan negatief voor. Bij ‘normaal’ bloed komt er geen vriezer aan te pas; de bloedcellen kan je 35 dagen bewaren in een koelkast.

De methode voor het invriezen van rode bloedcellen is deels bij Sanquin ontwikkeld en wordt nog steeds verder geoptimaliseerd. “Waar witte bloedcellen met DMSO kunnen worden ingevroren, is dat voor rode bloedcellen geen optie omdat dan de hemoglobine in die cellen oxideert. In plaats daarvan gebruiken we glycerol. In de jaren zestig van de vorige eeuw is er bij Sanquin een methode ontwikkeld om in een keer een hele zak van 300 ml in te vriezen. Hierbij voeg je aan de rode cellen glycerol toe tot een eindconcentratie van 20% om ze daarna snel in te vriezen. We deden dat in aluminium bussen die je in de vloeibare stikstof zet en dan binnen 15 minuten volledig ingevroren zijn. Dat systeem had als nadeel dat het een open systeem is. Iedere keer als je aanprikt om het bloed erin te brengen of eruit te halen is er kans op een bacteriële besmetting. Dus na ontdooien konden we het maar 24 uur bewaren. In 2006 zijn we naar een andere invriesprocedure gegaan, waarbij we meer glycerol toevoegen (40%) en je normale bloedzakken bij -80 °C kan invriezen. Via slangetjes die je steriel aan elkaar kan lassen kan dit in een gesloten systeem en houdt je de bacteriën buiten. Na ontdooien blijft de kwaliteit tenminste 48 uur goed, dus daar kan je meer mee doen”, legt Johan Lagerberg uit.

De biobank bevat overigens nog steeds zo’n duizend aluminium buizen met zeldzame rode bloedcellen, waarvan het oudste bloed uit 1971 stamt. “In ingevroren toestand veroudert het echt niet. Door het hele wasproces is het ook nog eens mooier dan wat de bloedbank levert. Je wast alle eiwitten weg. Je hebt puur de rode bloedcellen zonder plasma, zonder witte bloedcellen. Het is echt superspul!”

 

Optimaliseren

Johan Lagerberg is betrokken bij verschillende researchprojecten binnen Sanquin. Een daarvan richt zich op het nog langer kunnen bewaren van de rode bloedcellen na ontdooien. “Dat is met name relevant voor de Militaire Bloedbank, die in Leiden zit. Als militairen op missie gaan nemen ze bevroren bloed mee dat ze van Sanquin kopen en zelf invriezen. Een deel daarvan ontdooien ze standaard om voorraad te hebben, die ze direct kunnen inzetten. Mede door ons onderzoek naar nieuwe bewaarvloeistoffen en een nieuwe manier van wassen kan die houdbaarheid inmiddels opgerekt worden naar 35 dagen, net zo lang als het bloed uit de bloedbank dat niet ingevroren en ontdooid is.” Ander onderzoek richt zich op een het invriezen van stamcellen. Gebruikelijk is om dat lineair te doen, met -1 °C per minuut. Dat is echter lang niet altijd de beste methode. In samenwerking met Wageningen Universiteit is een optimale vriescurve berekend, die bij Sanquin is getest op stamcellen. Een soort van S-curve, waarbij je in het begin langzaam vriest omdat er dan veel verschuivingen zijn van vloeistoffen in en uit de cel, dan snel en op het einde weer langzaam, bleek tot betere resultaten te leiden.

 

Vakwerk

Naast optimaliseren van de methodes wordt ook veel aandacht besteed aan het zo secuur mogelijk uitvoeren ervan. “We zijn ons er altijd van bewust dat mensen afhankelijk zijn van de producten uit onze biobank, of dat nu onderzoekers of patiënten zijn. Dat speekt nog extra bij het zeldzame bloed uit de Sanquin Bank voor Bevroren Bloed, want dan ben je echt de enige die bloed heeft voor die patiënt en mag er dus absoluut niets misgaan. We hebben voor dit werk ook een bereikbaarheidsdienst ingesteld, dus we zijn 24/7 beschikbaar om dat bloed te bewerken. Wat dat betreft doen we niet onder voor het servicecontract dat we hebben met Cryo Solutions. Dat garandeert ons naast het benodigde onderhoud van de hele cryo-installatie en een accurate 24/7 storingsdienst ook dat er bij eventuele uitval van een biostaat of een computervriezer binnen acht uur een werkend exemplaar staat. Want ook daar mag niets misgaan.”

 

Informatie

 

Cryo Solutions

www.cryosolutions.nl

Sanquin

www.sanquin.nl

 

Sanquin

Sanquin, waar in totaal 3000 mensen werken, is verantwoordelijk voor de bloedvoorziening in Nederland en is de enige organisatie die bloed mag afnemen en mag leveren aan ziekenhuizen. Sanquin is ontstaan uit de verschillende lokale Rode Kruis bloedbanken, die 20 jaar geleden zijn samengegaan met het centraal laboratorium voor de Rode Kruis bloedtransfusiedienst, het CLB, in Amsterdam. De bloedbank is in de loop der tijd van vier regionale locaties teruggegaan naar twee: zowel in Amsterdam als in Nijmegen is een bloedbewerkingssite.

Organisatorisch vallen de facilitaire diensten, de bloedbank en research (zo’n 200 medewerkers) onder de Stichting Sanquin. Diagnostiek, Plasmaproducten en Reagentia zijn aparte BV’s, die op de commerciële markt opereren. De bloedbank is ‘not for profit’; de prijs van bloedproducten (die Sanquin aan de ziekenhuizen levert) wordt vastgesteld door de minister.

Johan Lagerberg , hoofd van het Laboratorium voor Cryobiologie, demonstreert het

elektrisch takelsysteem voor het uithalen van de rekken waarmee de cryobank sinds kort is

uitgerust.

Naast de cryovaten van Cryo Solutions worden ook in -80 °C vriezers gebruikt voor de

opslag van bloedmonsters. Max van Doorn plaatst enkele buizen met rode bloedcellen, die

zojuist zijn bewerkt in de klasse C cleanroom, in zo’n vriezer.