Ultralyd stamcelle isolering
Sonikering er en yderst effektiv mekanisk metode til isolering af stamceller fra humant fedtvæv. Den ultralydsisolerede stromale vaskulære fraktion (SVF) viser et betydeligt regenerativt potentiale til medicinske anvendelser. Hielscher Ultrasonics giver en række direkte og indirekte sonikeringsmuligheder til stamcellehøst. Find den ideelle soniker til din stamcelleisoleringsproces!
Ultralydsisolering af stamceller
Fra den menneskelige krop ekstraheres fedtvæv (via fedtsugning) behandles ved ultralydbehandling for at fjerne vævet fra stamcellerne og andre vækstceller. Denne adskilte del af cellerne er kendt som stromale vaskulære fraktionsceller (SVF).
Ultralydsisoleringsteknikken af stamceller fra fedtvæv er udelukkende baseret på arbejdsprincippet for ultralydsafledt kavitation, som er rent mekanisk forskydning. Disse kavitationelle forskydningskræfter forstyrrer fedtvævet, så stamcellerne frigøres fra fedtvævets struktur. Ultralydsstamcelleisolering er en enzymfri procedure, der undgår brugen af kollagenase, trypsin eller dispase.
For at adskille de ekstraherede stamceller, mesenkymale stamceller, endotelforstadier og andre vækstcelletyper centrifugeres det sonikerede fedtvæv.
De adskilte stamceller indsamles og analyseres for deres kvalitet, herunder celleantal, levedygtighed, endotoksin og gramfarvning, før de straks bruges til autolog transplantation eller konserveres i kryoopbevaring.
Hvorfor undgå enzymer?
Da den enzymatiske fordøjelse til stamcelleisolering er ledsaget af høje omkostninger og mulige sikkerhedsrisici samt manglende effektivitet [Oberbauer et al. 2015], foretrækkes ikke-enzymatiske isoleringsmetoder såsom ultralydskavitation. Ultralydsisoleringstrinnet erstatter den enzymatiske fordøjelse ved at adskille cellerne og celleaggregaterne mekanisk fra fedtvævet.

GDmini2 ved UP200St-TD-transducer (200 watt)
- Hurtig
- Effektiv
- Reproducerbare
- Sikker
- Enzymfri
- Omkostningseffektiv
- Sterile muligheder
Stamcelleudbytte opnået ved soniaction
Offentliggjort stromal vaskulær fraktionsisoleringsmetode ved hjælp af ultralydskavitationsudbytte i 1,67-2,24 × 107 celler med en levedygtighed på 97,1-98,9 % [Victor, S., 2014]. Celleudbytter på ca. 2-4 millioner celler / gram fedtvæv blev opnået ved ultralydslysering af modne adipocytter i dissocieret fedtvæv [Bright et al., 2014].
Ultralydsforberedte celler har lige så højt adipogent og osteogent differentieringspotentiale sammenlignet med en standard enzymatisk isoleringsmetode [Oberbauer et al. 2015].
Ultralydssystemer til stamcelleisolering
For at sikre højeste sikkerhed og bedste kvalitet er pålideligt ultralydsudstyr, der giver mulighed for præcis kontrol over stamcellebehandlingen, en nøglefaktor for en vellykket behandling af patienterne. Hielscher Ultrasonics tilbyder forskellige muligheder for en autolog ultralydskavitationsseparationsproces til at isolere og høste stam- og endotelforforløberceller.
Direkte sonikering til stamcelleisolering
Til stamcelleisoleringsprocessen via direkte sonikering nedsænkes ultralydshornet (sonotrode, ultralydsspids / sonde) i fedtvævet. Via sonotroden kobles ultralydsbølgerne direkte ind i det autologe fedt, så ultralydskavitationen frigiver stamcellerne og stromaceller fra det resterende væv. Hielscher sonikere UP200Ht og UP200St med sonotrode S26d14 er almindeligt anvendte systemer til autolog stamcellebehandling. Den stromale vaskulære fraktion isolering ved direkte sonikering er mest velegnet til brug i renrumsfaciliteter.
Indirekte sonikering til stamcelleisolering
Da stamcellerne bruges til autologe applikationer, er sterilitet af processen meget vigtig. Derfor har Hielscher udviklet flere muligheder for indirekte sonikering, såsom GDmini2, VialTweeter og andre tilpassede systemer. Ved indirekte sonikering kobles ultralydsbølgerne gennem vægbeholderen ind i fedtvævet. Den stromale vaskulære fraktion (SVF) dissocieres fra fedtvævet ved ultralydkavitation som det samme som under direkte sonikering.
En indirekte sonikeringsproces giver den fordel at behandle cellerne i en lukket beholder under kontamineringsfrie forhold da risikoen for krydskontaminering ved indsættelse af ultralydshornet (SONOTRODE) er elimineret. Celleisoleringen udføres i et lukket system, der sikrer sterile procesforhold.
Læs mere om Hielscher sterile sonikere!
Hielscher digitale sonikere kan styres præcist via berøringsskærm eller browserkontrol. Sonikeringsprocedurer kan forudindstilles via den intuitive menu. Ultralydsenhederne er udstyret med en automatisk dataoptagelse (alle sonikeringsprocesdata gemmes på et integreret SD-kort). Ultralydsstrømindgangen kan justeres nøjagtigt til celleisoleringsprotokollen.
Litteratur/Referencer
- 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, der er værd at vide
Hvad er stamceller?
Stamceller er udifferentierede celler i en flercellet organisme, som har evnen til at producere flere celler af samme type på ubestemt tid. De er kendetegnet ved det bemærkelsesværdige potentiale til at udvikle sig til mange forskellige celletyper i kroppen i den tidlige tilstand af liv og vækst. Det mest karakteristiske træk ved stamceller er deres evne til at forny sig selv ved celledeling og deres evne til at blive til vævs- eller organspecifikke celler med særlige funktioner. Pluripotente stamceller har potentiale til at differentiere sig til en af de tre kønsceller: endoderm (indre maveslimhinde, mave-tarmkanal, lunger), mesoderm (muskel, knogle, blod, urogenitale) eller ektoderm (epidermalt væv og nervesystem).
I nogle organer, såsom tarmen og knoglemarven, deler stamceller sig regelmæssigt for at reparere og erstatte slidt eller beskadiget væv. I andre organer, såsom bugspytkirtlen og hjertet, deler stamceller sig kun under særlige forhold.
Mesenkymale stromal-/stamceller (MSC), som tilbyder et stort potentiale for mangfoldige terapeutiske anvendelser inden for regenerativ og æstetisk medicin, findes hovedsageligt i knoglemarven, men de kan også isoleres fra andre væv (f.eks. brusk, fedt, muskelceller). Mesenkymale stamceller betragtes som prototypiske voksne stamceller, der er kendetegnet ved deres evne til selvfornyelse.
Stamcelleforskning og -behandlinger bruges til at dyrke væv og organer til transplantationsformål (vævsteknologi). Andre medicinske områder til anvendelse af stamceller kan findes inden for behandling af hjernesygdomme (f.eks. Parkinsons og Alzheimers sygdom), cellemangelbehandling, blodsygdom (f.eks. leukæmi), led- og bruskdegeneration (f.eks. slidgigt) samt kosmetiske behandlinger (f.eks. anti-aging behandlinger). Stamceller har generelt en størrelse på ca. 15-25 mikron i diameter.
mesenkymale stamceller (MSC) er multipotente stromale celler, som har evnen til at differentiere sig til en række forskellige celletyper, herunder osteoblaster (knogleceller), kondrocytter (bruskceller), myocytter (muskelceller) og adipocytter (fedtceller).
Hvad er den stromale vaskulære fraktion (SVF)?
Stromal vaskulær fraktion (SVF) er en komponent i lipoaspiratet, som kan ekstraheres via fedtsugning fra fedtvæv i den menneskelige krop. Lipoaspiratet består af en heterogen blanding af celler og har et højt indhold af stamceller, kendt som fedtafledte stamceller (ASC eller ADSC), som viser ligheder med knoglemarvsstamceller, såsom deres evne til at differentiere til multilineage-celler.
Den heterogene population af stromale vaskulære fraktioner omfatter blandt andet endotelceller, erytrocytter, fibroblaster, lymfocytter, monocytter/makrofager og pericytter samt en vigtig fraktion af fedtafledte stamceller.
Hvad er fedtafledte stromal/stamceller (ASC)?
Fedtafledte stromal/stamceller (ASC / ADSC) frigiver høje niveauer af bioaktive vækstfaktorer såsom epidermal vækstfaktor (EGF), vaskulær endotelvækstfaktor (VEGF), basisk fibroblastvækstfaktor (bFGF), keratinocytvækstfaktor (KGF), blodpladeafledt vækstfaktor (PDGF), hepatocytvækstfaktor (HGF), transformerende vækstfaktor-beta (TGF-β), insulinvækstfaktor (IGF) og hjerneafledt neurotrofisk faktor (BDNF). ACS frigiver ikke kun vækstfaktorer, de udskiller også cytokiner, herunder fms-relateret tyrosinkinase 3 (Flt-3) ligand, granulocyt-kolonistimulerende faktor (G-CSF), granulocytmakrofag-kolonistimulerende faktor (GM-CSF), makrofag-kolonistimulerende faktor (M-CSF), interleukin (IL) såsom IL-6, IL-7, IL-8, IL-11 og IL-12, leukæmihæmmende faktor (LIF) og tumornekrosefaktor-alfa (TNF-α).
Hvordan udvindes stamceller?
Autologe voksne stamceller fra mennesker kan udvindes fra følgende kilder:
- Knoglemarv, som kræver ekstraktion ved høst, det vil sige boring i knogle.
- Fedtvæv (lipidceller), som kræver ekstraktion ved fedtsugning.
- Blod, som kræver ekstraktion gennem aferese, hvor blodet fra donoren passerer gennem en “dialyse” maskine, hvor stamcellerne udtages, mens de øvrige blodkomponenter returneres til donoren.