Ultrazvuková izolace kmenových buněk
Sonikace je vysoce účinná mechanická metoda pro izolaci kmenových buněk z lidské tukové tkáně. Ultrazvukem izolovaná stromální vaskulární frakce (SVF) vykazuje významný regenerační potenciál pro lékařské aplikace. Hielscher Ultrasonics poskytuje řadu přímých a nepřímých možností sonikace pro odběr kmenových buněk. Najděte ideální sonikátor pro váš proces izolace kmenových buněk!
Ultrazvuková izolace kmenových buněk
Z lidského těla extrahovaná tuková tkáň (liposukcí) se léčí ultrazvukem, aby se odstranila tkáň z kmenových buněk a dalších růstových buněk. Tato oddělená část buněk je známá jako stromální vaskulární frakční buňky (SVF).
Ultrazvuková izolační technika kmenových buněk z tukové tkáně je založena výhradně na principu činnosti ultrazvukové kavitace, což je čistě mechanické smykové tření. Tyto kavitační smykové síly narušují tukovou tkáň, takže kmenové buňky jsou uvolněny ze struktury tukové tkáně. Ultrazvuková izolace kmenových buněk je postup bez enzymů, vyhýbání se použití kolagenázy, trypsinu nebo dispasázy.
K oddělení extrahovaných kmenových buněk, mezenchymálních kmenových buněk, endoteliálních prekurzorů a dalších typů růstových buněk se sonikovaná tuková tkáň odstředí.
Oddělené kmenové buňky jsou shromažďovány a analyzovány z hlediska jejich kvality, včetně počtu buněk, životaschopnosti, endotoxinu a gramového barvení, než jsou okamžitě použity k autologní transplantaci nebo jsou konzervovány v kryoskladování.
Proč se vyhýbat enzymům?
Vzhledem k tomu, že enzymatické štěpení pro izolaci kmenových buněk je doprovázeno vysokými náklady a možnými bezpečnostními riziky, stejně jako nedostatečnou účinností [Oberbauer et al. 2015], upřednostňují se metody neenzymatické izolace, jako je ultrazvuková kavitace. Ultrazvukový izolační krok nahrazuje enzymatické trávení tím, že mechanicky odděluje buňky a buněčné agregáty od tukové tkáně.
GDmini2 řekl: při převodníku UP200St-TD (200 wattů)
- Rychlý
- Efektivní
- reprodukovatelný
- Trezor
- Bez enzymů
- Rentabilní
- Sterilní možnosti
Kmenové buňky odvozené z tuku
Výtěžek kmenových buněk získaný soniakcí
Publikovaná metoda izolace stromální vaskulární frakce pomocí ultrazvukového kavitačního výtěžku v 1,67–2,24 × 107 buňky s životaschopností 97,1–98,9 % [Victor, S., 2014]. Buněčné výtěžky asi 2–4 miliony buněk/gram tukové tkáně byly získány ultrazvukovou lýzou zralých adipocytů v disociované tukové tkáni [Bright et al., 2014].
Ultrazvukem připravené buňky mají stejně vysoký adipogenní a osteogenní diferenciační potenciál ve srovnání se standardní metodou enzymatické izolace [Oberbauer et al. 2015].
Ultrazvukové systémy pro izolaci kmenových buněk
Aby byla zajištěna nejvyšší bezpečnost a nejlepší kvalita, je klíčovým faktorem pro úspěšnou léčbu pacientů spolehlivé ultrazvukové zařízení, které umožňuje přesnou kontrolu nad léčbou kmenovými buňkami. Hielscher Ultrasonics nabízí různé možnosti pro autologní ultrazvukový kavitační separační proces pro izolaci a sklizeň kmenových a endoteliálních prekurzorových buněk.
Přímá sonikace pro izolaci kmenových buněk
Pro proces izolace kmenových buněk pomocí přímé sonikace je ultrazvukový roh (sonotroda, ultrazvuková špička / sonda) ponořen do tukové tukové tkáně. Prostřednictvím sonotrody jsou ultrazvukové vlny spojeny přímo do autologního tuku, takže ultrazvuková kavitace uvolňuje kmenové buňky a stromální buňky ze zbytkové tkáně. Hielscherovy sonikátory UP200Ht a UP200St se sonotrodou S26d14 se běžně používají systémy pro léčbu autologními kmenovými buňkami. Izolace stromální vaskulární frakce přímou sonikací je většinou vhodná pro použití v čistých prostorách.
Nepřímá sonikace pro izolaci kmenových buněk
Vzhledem k tomu, že kmenové buňky se používají pro autologní aplikace, je sterilita procesu velmi důležitá. Proto Hielscher vyvinul několik možností nepřímé sonikace, jako je např GDmini2 řekl:, VialTweeter a další systémy na míru. Nepřímou sonikací jsou ultrazvukové vlny spojeny přes nástěnný kontejner do tukové tkáně. Stromální vaskulární frakce (SVF) je disociována z tukové tkáně ultrazvukovou kavitací stejně jako při přímé sonikaci.
Nepřímý proces sonikace nabízí výhodu zpracování buněk v uzavřené nádobě pod Podmínky bez kontaminace Vzhledem k tomu, že je eliminováno riziko křížové kontaminace vložením ultrazvukového rohu (sonotrody). Izolace buněk se provádí v uzavřeném systému, který zajišťuje sterilní procesní podmínky.
Přečtěte si více o Hielscher Sterile Sonicators!
Hielscher digitální sonikátory lze přesně ovládat pomocí dotykového displeje nebo ovládání prohlížeče. Postupy sonikace lze přednastavit pomocí intuitivního menu. Ultrazvuková zařízení jsou vybavena automatickým záznamem dat (všechna data procesu sonikace jsou uložena na integrované SD kartě). Ultrazvukový příkon lze přesně nastavit podle protokolu izolace článků.
Sonikátor VialTweeter je sterilní homogenizátor pro rovnoměrnou a rychlou přípravu sterilních vzorků.
Literatura/Odkazy
- 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.
Fakta, která stojí za to vědět
Co jsou kmenové buňky?
Kmenové buňky jsou nediferencované buňky mnohobuněčného organismu, které mají schopnost produkovat neomezeně mnoho buněk stejného typu. Vyznačují se pozoruhodným potenciálem vyvinout se v těle do mnoha různých typů buněk během raného stavu života a růstu. Nejcharakterističtějším rysem kmenových buněk je jejich schopnost obnovovat se buněčným dělením a jejich schopnost přeměnit se na tkáňově nebo orgánově specifické buňky se speciálními funkcemi. Pluripotentní kmenové buňky mají potenciál diferencovat se na kteroukoli ze tří zárodečných buněk: endoderm (vnitřní žaludeční výstelka, gastrointestinální trakt, plíce), mezoderm (sval, kost, krev, urogenitální) nebo ektoderm (epidermální tkáně a nervový systém).
V některých orgánech, jako je střevo a kostní dřeň, se kmenové buňky pravidelně dělí, aby opravily a nahradily opotřebované nebo poškozené tkáně. V jiných orgánech, jako je slinivka břišní a srdce, se kmenové buňky dělí pouze za zvláštních podmínek.
Mezenchymální stromální/kmenové buňky (MSC), které nabízejí vysoký potenciál pro mnohostranné terapeutické využití v regenerativní a estetické medicíně, se nacházejí především v kostní dřeni, ale mohou být izolovány i z jiných tkání (např. chrupavky, tuku, svalových buněk). Mezenchymální kmenové buňky jsou považovány za prototypy dospělých kmenových buněk, které se vyznačují schopností sebeobnovy.
Výzkum a léčba kmenových buněk se používá ke kultivaci tkání a orgánů pro účely transplantace (tkáňové inženýrství). Další lékařské obory pro aplikaci kmenových buněk lze nalézt v léčbě onemocnění mozku (např. Parkinsonova a Alzheimerova choroba), terapii buněčného deficitu, krevních chorobách (např. leukémie), degeneraci kloubů a chrupavek (např. osteoartróza) a také v kosmetických ošetřeních (např. ošetření proti stárnutí). Obecně platí, že kmenové buňky mají velikost přibližně 15-25 mikronů v průměru.
Mezenchymální kmenové buňky (MSC) jsou multipotentní stromální buňky, které mají schopnost diferencovat se na různé typy buněk, včetně osteoblastů (kostních buněk), chondrocytů (buněk chrupavky), myocytů (svalových buněk) a adipocytů (tukových buněk).
Co je to stromální vaskulární frakce (SVF)?
Stromální vaskulární frakce (SVF) je složka lipoaspirátu, kterou lze extrahovat liposukcí z tukové tkáně v lidském těle. Lipoaspirát se skládá z heterogenní směsi buněk a má vysoký obsah kmenových buněk, známých jako kmenové buňky odvozené z tuku (ASC nebo ADSC), které vykazují podobnosti s kmenovými buňkami kostní dřeně, jako je jejich schopnost diferenciace na multiliniové buňky.
Heterogenní populace stromální vaskulární frakce zahrnuje mimo jiné endoteliální buňky, erytrocyty, fibroblasty, lymfocyty, monocyty/makrofágy a pericyty, stejně jako důležitou frakci kmenových buněk odvozených z tuku.
Co jsou stromální/kmenové buňky odvozené z tukové tkáně (ASC)?
Stromální/kmenové buňky odvozené z tuku (ASC / ADSC) uvolňují vysoké hladiny bioaktivních růstových faktorů, jako je epidermální růstový faktor (EGF), vaskulární endoteliální růstový faktor (VEGF), základní fibroblastový růstový faktor (bFGF), růstový faktor keratinocytů (KGF), růstový faktor odvozený od krevních destiček (PDGF), růstový faktor hepatocytů (HGF), transformační růstový faktor-beta (TGF-β), inzulínový růstový faktor (IGF) a mozkový neurotrofický faktor (BDNF). ACS nejen uvolňuje růstové faktory, ale také vylučuje cytokiny, včetně ligandu tyrosinkinázy 3 (Flt-3) souvisejícího s FMS, faktoru stimulujícího kolonie granulocytů (G-CSF), faktoru stimulujícího kolonie granulocytů (GM-CSF), faktoru stimulujícího kolonie makrofágů (M-CSF), interleukinu (IL) jako IL-6, IL-7, IL-8, IL-11 a IL-12, inhibičního faktoru leukémie (LIF) a faktoru nekrózy nádorů alfa (TNF-α).
Jak se extrahují kmenové buňky?
Autologní dospělé kmenové buňky od člověka mohou být extrahovány z následujících zdrojů:
- Kostní dřeň, která vyžaduje extrakci odběrem, tedy vrtáním do kosti.
- Tuková tkáň (lipidové buňky), která vyžaduje extrakci liposukcí.
- Krev, která vyžaduje extrakci aferézou, při níž krev od dárce prochází “dialýza” Přístroj, ve kterém jsou kmenové buňky extrahovány, zatímco ostatní krevní složky jsou vráceny zpět dárci.