عزل الخلايا الجذعية بالموجات فوق الصوتية
المعالجة بالموجات فوق الصوتية طريقة ميكانيكية عالية الكفاءة لعزل الخلايا الجذعية من النسيج الدهني البشري. ويُظهر الجزء الوعائي اللحمي (SVF) المعزول بالموجات فوق الصوتية قدرة تجديدية كبيرة للتطبيقات الطبية. توفر Hielscher Ultrasonics مجموعة من خيارات المعالجة المباشرة وغير المباشرة بالموجات فوق الصوتية لجمع الخلايا الجذعية. اعثر على جهاز المعالجة بالموجات فوق الصوتية المثالي لعملية عزل الخلايا الجذعية لديك!
عزل الخلايا الجذعية بالموجات فوق الصوتية
يُعالَج النسيج الدهني المستخرج من جسم الإنسان (عن طريق شفط الدهون) بالموجات فوق الصوتية لإزالة النسيج المحيط بالخلايا الجذعية وغيرها من الخلايا المشاركة في النمو. ويُعرف هذا الجزء المفصول من الخلايا باسم خلايا الجزء الوعائي اللحمي (SVF).
تعتمد تقنية عزل الخلايا الجذعية من النسيج الدهني بالموجات فوق الصوتية حصريًا على مبدأ عمل التجويف الناتج عن الموجات فوق الصوتية، وهو قص ميكانيكي بحت. تُفكك قوى القص الناتجة عن التجويف النسيج الدهني، فتتحرر الخلايا الجذعية من بنيته. وعزل الخلايا الجذعية بالموجات فوق الصوتية إجراء خالٍ من الإنزيمات، يتجنب استخدام الكولاجيناز أو التربسين أو الديسباز.
لفصل الخلايا الجذعية المستخرجة والخلايا الجذعية الوسيطة وسلائف الخلايا البطانية وغيرها من أنواع الخلايا المشاركة في النمو، يُخضع النسيج الدهني المعالَج بالموجات فوق الصوتية للطرد المركزي.
تُجمع الخلايا الجذعية المفصولة وتُحلل لتقييم جودتها، بما يشمل عدد الخلايا وقابليتها للحياة والذيفان الداخلي وصبغة غرام، قبل استخدامها فورًا للزرع الذاتي أو حفظها بالتخزين بالتبريد العميق.
لماذا يُفضَّل تجنب الإنزيمات؟
نظرًا لأن الهضم الإنزيمي لعزل الخلايا الجذعية يصاحبه ارتفاع التكاليف ومخاطر محتملة على السلامة، فضلًا عن قصور الفعالية [Oberbauer et al. 2015]، تُفضَّل طرق العزل غير الإنزيمية مثل التجويف بالموجات فوق الصوتية. وتحل خطوة العزل بالموجات فوق الصوتية محل الهضم الإنزيمي، بفصل الخلايا وتجمعاتها ميكانيكيًا عن النسيج الدهني.
GDmini2 مع محوّل UP200St-TD (200 واط)
- سريعة
- فعّالة
- قابلة لإعادة إنتاج النتائج
- آمنة
- خالية من الإنزيمات
- فعّالة من حيث التكلفة
- خيارات معقمة
الخلايا الجذعية المشتقة من النسيج الدهني
مردود الخلايا الجذعية الناتج عن المعالجة بالموجات فوق الصوتية
تُنتج طريقة عزل الجزء الوعائي اللحمي المنشورة، التي تستخدم التجويف بالموجات فوق الصوتية، 1.67–2.24 × 107 خلية بقابلية للحياة تبلغ 97.1–98.9% [Victor, S., 2014]. وقد تحقق مردود خلوي يبلغ نحو 2–4 ملايين خلية/غرام من النسيج الدهني عن طريق التحلل بالموجات فوق الصوتية للخلايا الدهنية الناضجة في النسيج الدهني المفكك [Bright et al., 2014].
تمتلك الخلايا المحضَّرة بالموجات فوق الصوتية قدرة عالية مماثلة على التمايز إلى خلايا دهنية وعظمية مقارنةً بطريقة العزل الإنزيمي القياسية [Oberbauer et al. 2015].
أنظمة الموجات فوق الصوتية لعزل الخلايا الجذعية
لضمان أعلى مستويات السلامة وأفضل جودة، تُعد معدات الموجات فوق الصوتية الموثوقة، التي تتيح التحكم الدقيق في معالجة الخلايا الجذعية، عاملًا أساسيًا لنجاح علاج المرضى. تقدم Hielscher Ultrasonics خيارات متنوعة لعملية فصل بالتجويف بالموجات فوق الصوتية للاستخدام الذاتي، بهدف عزل وجمع الخلايا الجذعية وسلائف الخلايا البطانية.
المعالجة المباشرة بالموجات فوق الصوتية لعزل الخلايا الجذعية
لعزل الخلايا الجذعية بالمعالجة المباشرة بالموجات فوق الصوتية، يُغمر البوق فوق الصوتي (السونوترود، الطرف / المسبار فوق الصوتي) في النسيج الدهني. وتُقترن الموجات فوق الصوتية عبر السونوترود مباشرةً بالدهون المأخوذة من الشخص نفسه، بحيث يحرر التجويف بالموجات فوق الصوتية الخلايا الجذعية والخلايا اللحمية من النسيج المتبقي. ويُعد جهازا المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher UP200Ht و UP200St المزودان بالسونوترود S26d14 من الأنظمة الشائعة الاستخدام لمعالجة الخلايا الجذعية الذاتية. ويُناسب عزل الجزء الوعائي اللحمي بالمعالجة المباشرة بالموجات فوق الصوتية في الغالب الاستخدام في مرافق الغرف النظيفة.
المعالجة غير المباشرة بالموجات فوق الصوتية لعزل الخلايا الجذعية
نظرًا لاستخدام الخلايا الجذعية في التطبيقات الذاتية، فإن تعقيم العملية بالغ الأهمية. لذلك، طورت Hielscher عدة خيارات للمعالجة غير المباشرة بالموجات فوق الصوتية، مثل GDmini2, VialTweeter وغيرها من الأنظمة المصممة حسب الطلب. في المعالجة غير المباشرة بالموجات فوق الصوتية، تُقترن الموجات فوق الصوتية بالنسيج الدهني عبر جدار الوعاء. ويُفصل الجزء الوعائي اللحمي (SVF) عن النسيج الدهني بالتجويف بالموجات فوق الصوتية، كما يحدث أثناء المعالجة المباشرة بالموجات فوق الصوتية.
تتيح عملية المعالجة غير المباشرة بالموجات فوق الصوتية ميزة معالجة الخلايا في وعاء مغلق ضمن ظروف خالية من التلوث ، إذ يُزال خطر التلوث المتبادل الناجم عن إدخال البوق فوق الصوتي (السونوترود). ويُجرى عزل الخلايا في نظام مغلق يضمن ظروف معالجة معقمة.
اقرأ المزيد عن أجهزة Hielscher للمعالجة المعقمة بالموجات فوق الصوتية!
يمكن التحكم بدقة في أجهزة Hielscher الرقمية للمعالجة بالموجات فوق الصوتية عبر شاشة تعمل باللمس أو عبر المتصفح. ويمكن ضبط إجراءات المعالجة بالموجات فوق الصوتية مسبقًا من خلال القائمة سهلة الاستخدام. أجهزة الموجات فوق الصوتية مزودة بتسجيل تلقائي للبيانات (تُخزَّن جميع بيانات عملية المعالجة بالموجات فوق الصوتية على بطاقة SD مدمجة). ويمكن ضبط القدرة فوق الصوتية المُدخلة بدقة وفقًا لبروتوكول عزل الخلايا.
جهاز VialTweeter للمعالجة بالموجات فوق الصوتية هو مجانس معقم لتحضير العينات بصورة متجانسة وسريعة في ظروف معقمة.
المؤلفات/المراجع
- Oberbauer, Eleni; Steffenhagen, Carolin; Wurzer, Christoph; Gabriel, Christian; Redl, Heinz; Wolbank, Susanne (2015): Enzymatic and non-enzymatic isolation systems for adipose tissue-derived cells: current state of the art. Cell Regeneration (2015) 4:7.
- Stadlmann, J., Taubenschmid, J., Wenzel, D. et al. (2017): Comparative glycoproteomics of stem cells identifies new players in ricin toxicity. Nature 549, 2017. 538–542
- Haghjoo M., Azarbayjani M.A., Peeri M., Hosseini S.A. (2019): Effect of Training, Hyaluronic Acid, and Mesenchymal Stem Cell Therapies on Osteocalcin Gene Expression in Cartilage Tissue of Rats with Knee Osteoarthritis. Gene Cell Tissue 6, 2019.
- Zhu M., Kong D., Tian R., Pang M. , Mo M., Cheng, Y., Yang G., Cheng H.L., Lei X., Fang K., Cheng B., Wu Y. (2020): Platelet sonicates activate hair follicle stem cells and mediate enhanced hair follicle regeneration. Journal of Cellular and Molecular Medicine 24, 2020. 1786–1794.
حقائق جديرة بالمعرفة
ما الخلايا الجذعية؟
الخلايا الجذعية خلايا غير متمايزة في كائن حي متعدد الخلايا، تمتلك القدرة على إنتاج المزيد من الخلايا من النوع نفسه إلى أجل غير محدود. وتتميز بقدرة ملحوظة على التطور إلى أنواع عديدة ومختلفة من الخلايا في الجسم خلال المراحل المبكرة من الحياة والنمو. وأبرز ما يميز الخلايا الجذعية هو قدرتها على تجديد نفسها عن طريق الانقسام الخلوي، وقدرتها على التحول إلى خلايا خاصة بنسيج أو عضو تؤدي وظائف محددة. وتمتلك الخلايا الجذعية وافرة القدرة إمكانية التمايز إلى أي من الخلايا الجنسية الثلاث: الأديم الباطن (البطانة الداخلية للمعدة، والسبيل الهضمي، والرئتان)، أو الأديم المتوسط (العضلات، والعظام، والدم، والجهاز البولي التناسلي)، أو الأديم الظاهر (أنسجة البشرة والجهاز العصبي).
في بعض الأعضاء، مثل الأمعاء ونخاع العظم، تنقسم الخلايا الجذعية بانتظام لإصلاح الأنسجة البالية أو التالفة واستبدالها. وفي أعضاء أخرى، مثل البنكرياس والقلب، لا تنقسم الخلايا الجذعية إلا في ظروف خاصة.
توجد الخلايا اللحمية/الجذعية الوسيطة (MSC)، التي تتمتع بإمكانات كبيرة لتطبيقات علاجية متعددة في الطب التجديدي والتجميلي، أساسًا في نخاع العظم، ولكن يمكن عزلها أيضًا من أنسجة أخرى (مثل الغضاريف والدهون والخلايا العضلية). وتُعد الخلايا الجذعية الوسيطة نموذجًا للخلايا الجذعية البالغة التي تتميز بقدرتها على التجدد الذاتي.
تُستخدم أبحاث الخلايا الجذعية وعلاجاتها لاستنبات الأنسجة والأعضاء لأغراض الزرع (هندسة الأنسجة). وتشمل المجالات الطبية الأخرى لتطبيق الخلايا الجذعية علاج أمراض الدماغ (مثل مرض باركنسون ومرض ألزهايمر)، وعلاج نقص الخلايا، وأمراض الدم (مثل ابيضاض الدم)، وتنكس المفاصل والغضاريف (مثل الفصال العظمي)، وكذلك العلاجات التجميلية (مثل علاجات مكافحة الشيخوخة). وبوجه عام، يبلغ قطر الخلايا الجذعية نحو 15–25 ميكرون.
الخلايا الجذعية الوسيطة (MSC) هي خلايا لحمية متعددة القدرات، تمتلك القدرة على التمايز إلى مجموعة متنوعة من أنواع الخلايا، بما في ذلك بانيات العظم (الخلايا العظمية)، والخلايا الغضروفية (خلايا الغضروف)، والخلايا العضلية (خلايا العضلات)، والخلايا الدهنية (خلايا الدهون).
ما الجزء الوعائي اللحمي (SVF)؟
الجزء الوعائي اللحمي (SVF) أحد مكونات المادة المستخرجة بشفط الدهون، والتي يمكن استخلاصها من النسيج الدهني في جسم الإنسان بواسطة شفط الدهون. وتتكون المادة المستخرجة بشفط الدهون من مزيج غير متجانس من الخلايا، وتحتوي على نسبة عالية من الخلايا الجذعية المعروفة باسم الخلايا الجذعية المشتقة من النسيج الدهني (ASC أو ADSC)، والتي تُظهر أوجه تشابه مع الخلايا الجذعية لنخاع العظم، مثل قدرتها على التمايز إلى خلايا من سلالات متعددة.
تشمل المجموعة الخلوية غير المتجانسة للجزء الوعائي اللحمي الخلايا البطانية، وكريات الدم الحمراء، والخلايا الليفية، والخلايا اللمفاوية، والخلايا الوحيدة/البلعميات، والخلايا المحيطة بالأوعية، وغيرها، فضلًا عن نسبة مهمة من الخلايا الجذعية المشتقة من النسيج الدهني.
ما الخلايا اللحمية/الجذعية المشتقة من النسيج الدهني (ASC)؟
تُطلق الخلايا اللحمية/الجذعية المشتقة من النسيج الدهني (ASC / ADSC) مستويات عالية من عوامل النمو النشطة حيويًا، مثل عامل نمو البشرة (EGF)، وعامل نمو بطانة الأوعية الدموية (VEGF)، وعامل نمو الخلايا الليفية الأساسي (bFGF)، وعامل نمو الخلايا الكيراتينية (KGF)، وعامل النمو المشتق من الصفائح الدموية (PDGF)، وعامل نمو الخلايا الكبدية (HGF)، وعامل النمو المحوِّل بيتا (TGF-β)، وعامل نمو الإنسولين (IGF)، والعامل التغذوي العصبي المشتق من الدماغ (BDNF). ولا تقتصر ACS على إطلاق عوامل النمو، بل تفرز أيضًا سيتوكينات تشمل ربيطة كيناز التيروزين 3 المرتبط بـ fms (Flt-3)، وعامل تحفيز مستعمرات الخلايا المحببة (G-CSF)، وعامل تحفيز مستعمرات الخلايا المحببة والبلعميات (GM-CSF)، وعامل تحفيز مستعمرات البلعميات (M-CSF)، والإنترلوكين (IL) مثل IL-6 وIL-7 وIL-8 وIL-11 وIL-12، والعامل المثبط لابيضاض الدم (LIF)، وعامل نخر الورم ألفا (TNF-α).
كيف تُستخرج الخلايا الجذعية؟
يمكن استخراج الخلايا الجذعية البالغة الذاتية من البشر من المصادر التالية:
- نخاع العظم، الذي يتطلب استخراجه عن طريق الجمع، أي الحفر داخل العظم.
- النسيج الدهني (الخلايا الدهنية)، الذي يتطلب استخراجه بواسطة شفط الدهون.
- الدم، الذي يتطلب الاستخراج عن طريق الفصادة، حيث يمر دم المتبرع عبر جهاز «غسيل الكلى» تُستخرج فيه الخلايا الجذعية، بينما تُعاد مكونات الدم الأخرى إلى المتبرع.