Ultralyd stamcelle isolation
- Ultralydkavitation er en yderst effektiv mekanisk metode til at isolere stamceller fra humane fedtvæv.
- Ultralyds isoleret stromal vaskulær fraktion (SVF) viser et højt regenerativt potentiale til medicinske anvendelser.
- Hielscher Ultrasonics tilbyder forskellige muligheder for direkte og indirekte lydbehandling til høst af stamceller.
Ultralydsisolering af stamceller
Fra det menneskelige legeme behandles ekstraheret fedtvæv (via fedtsugning) ved ultralydbehandling for at fjerne vævet fra stamcellerne og andre vækstceller. Denne adskilte del af celler er kendt som stromale vaskulære fraktionsceller (SVF).
Ultralydisoleringsteknikken for stamceller fra fedtvæv er udelukkende baseret på arbejdsprincippet for ultralydafledt kavitation, hvilket er mekanisk forskydning. Cavitational shear forces forstyrrer fedtvæv, således at stamcellerne frigives fra fedtvævets struktur. Ultralyd stamcelleisoleringen er en enzymfri procedure, idet man undgår anvendelsen af collagenase, trypsin eller dispase.
For at adskille de ekstraherede stamceller, mesenkymale stamceller, endotelforstadier og andre vækstcelletyper, centrifugeres det sonikerede fedtvæv.
De separerede stamceller opsamles og analyseres for deres kvalitet, herunder celleantal, levedygtighed, endotoksin og gramfarvning, før de anvendes umiddelbart til autolog transplantation eller bevares i kryoopbevaring.
Hvorfor undgå enzymer?
Da enzymatisk fordøjelse for stamcelleisolering ledsages af høje omkostninger og mulige sikkerhedsrisici såvel som manglende effektivitet [Oberbauer et al. 2015] foretrækkes ikke-enzymatiske isoleringsmetoder såsom ultralydkavitation. Ultralydisoleringstrinnet erstatter den enzymatiske fordøjelse ved at adskille cellerne og celleaggregaterne mekanisk fra fedtvævet.
GDmini2 ved UP200St-TD Transducer (200 watt)
- hurtig
- effektiv
- reproducerbar
- sikker
- Enzym-Free
- omkostningseffektiv
- Sterile Valg
Adiposeafledte stamceller
Stamcelleudbytte
Udgivet SVF isoleringsmetode ved anvendelse af ultralyds kavitationsudbytte i 1,67-2,24 × 107 celler med en levedygtighed på 97.1 – 98.9% [Victor, S., 2014]. Celle udbytter på omkring 2 – 4 millioner celler/gram fedtvæv blev opnået ved ultralydlysis af modne adipocytter i dissocieret fedtvæv [Bright et al., 2014].
Ultralydspreparerede celler besidder lige højt adipogent og osteogent differentieringspotentiale sammenlignet med en standard enzymatisk isolationsmetode [Oberbauer et al. 2015].
Ultralydsystemer til stamcelleisolering
For at sikre den højeste sikkerhed og bedste kvalitet er pålideligt ultralydsudstyr, der muliggør præcis kontrol over stamcellebehandling, en nøglefaktor for en vellykket behandling af patienterne. Hielscher Ultrasonics tilbyder forskellige muligheder for en autolog ultralydkavitationsseparationsproces for at isolere og høste stam- og endotelceller.
Direkte sonikering
For stamcelleisoleringsprocessen via direkte sonikering sænkes ultralydhornet (sonotrode, ultralydspidsen / sonden) i fedtvævets fedtvæv. Via sonotroden kobles ultralydbølgerne direkte ind i det autologe fedt, således at ultralydkavitationen frigiver stamcellerne og stromacellerne fra det resterende væv. Hielscher ultralydsprocessorer Uf200 ः t og UP200St med sonotrode S26d14 er almindeligt anvendte systemer til autolog stamcellebehandling. SVF-isolationen ved direkte sonikering er mest egnet til brug i cleanroom-faciliteter.
Indirekte Lydbehandling
Eftersom stamcellerne anvendes til autologe applikationer, er steriliteten af processen meget vigtig. Derfor har Hielscher udviklet flere muligheder for indirekte lydbehandling, f.eks GDmini2, VialTweeter og andre tilpassede systemer. Ved indirekte lydbehandling kobles ultralydbølgerne gennem vægbeholderen ind i fedtvævet. Den stromale vaskulære fraktion (SVF) dissocieres fra fedtvævet ved ultralydkavitation som det samme som under direkte sonikering.
Den indirekte sonikationsproces giver fordelen at bearbejde cellerne i en lukket beholder under forureningsfrie forhold da risikoen for krydskontaminering ved at indsætte ultralydhornet (sonotroden) elimineres. Celleisoleringen udføres i et lukket system, der sikrer sterile procesbetingelser.
Hielscher's digitale ultralydsapparater kan styres nøjagtigt via berøringsskærm eller browserstyring. Sonication procedurer kan forudindstilles via den intuitive menu. Ultralydsenhederne er udstyret med automatisk dataoptagelse (alle sonication procesdata gemmes på et integreret SD-kort). Ultralydseffektindgangen kan nøjagtigt justeres til cellisoleringsprotokollen.
Litteratur / Referencer
- Oberbauer, Eleni; Steffenhagen, Carolin; Wurzer, Christoph; Gabriel, Christian; Redl, Heinz; Wolbank, Susanne (2015): enzymatiske og ikke-enzymatiske isolationssystemer til fedtvæv afledte celler: Aktuel State of the art. Celle regenerering (2015) 4:7.
Fakta Værd at vide
stamceller
Stamceller er udifferentierede celler i en multicellulær organisme, der har evnen til at producere uendeligt flere celler af samme type. De er præget af det bemærkelsesværdige potentiale at udvikle sig til mange forskellige celletyper i kroppen under den tidlige tilstand af liv og vækst. Det mest kendetegnende ved stamceller er deres evne til at forny sig ved celledeling og deres evne til at blive til vævs- eller organspecifikke celler med særlige funktioner. Pluripotente stamceller har potentiale til at differentiere i nogen af de tre bakterieceller: endoderm (indvendig maveforing, mave-tarmkanal, lunger), mesoderm (muskel, knogle, blod, urogenital) eller ectoderm (epidermalvæv og nervesystem).
I nogle organer, såsom tarmmargen og knoglemarv, opdeles stamceller regelmæssigt for at reparere og erstatte slidte eller beskadigede væv. I andre organer, som f.eks. Bugspytkirtlen og hjertet, opdeles stamceller kun under særlige forhold.
Mesenchymalstromal / stamceller (MSC), som giver et stort potentiale for manifold terapeutiske anvendelser i regenerativ og æstetisk medicin, findes hovedsageligt i knoglemarv, men de kan isoleres fra andre væv (f.eks. Brusk, fedt, muskelceller) også. Mesenkymale stamceller betragtes som prototype voksne stamceller, der er karakteriseret ved deres selvfornyelsesevne.
Stamcelleforskning og -behandlinger bruges til at dyrke væv og organer til transplantationsformål (vævsteknologi). Andre medicinske felter til anvendelse af stamceller kan findes ved behandling af hjernesygdom (f.eks. Parkinsons og Alzheimers sygdom), cellefragterapi, blodsygdom (fx leukæmi), ledd- 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 stromaceller, som har evnen til at differentiere til en række celletyper, herunder osteoblaster (knogleceller), chondrocytter (bruskceller), myocytter (muskelceller) og adipocytter (fedtceller).
Stromal vaskulær fraktion (SVF)
Stromal vaskulær fraktion (SVF) er en bestanddel af lipoaspiratet, der kan ekstraheres via fedtsugning fra fedtvæv i menneskekroppen. Lipoaspiratet består i en heterogen blanding af celler og har et højt indhold af stamceller, der er kendt som adiposeafledte stamceller (ASC eller ADSC), der viser ligheder med knoglemarvsstamceller, såsom deres evne til at differentiere til multilineageceller.
Den heterogene population af SVF indbefatter endotelceller, erythrocytter, fibroblaster, lymfocytter, monocytter / makrofager og pericytter blandt andre såvel som en vigtig brøkdel af adiposeafledte stamceller.
Adipose-Derived Stromal / Stem Cells (ASC)
Adiposeafledte stromal / stamceller (ASC / ADSC) frigiver høje niveauer af bioaktive vækstfaktorer såsom epidermal vækstfaktor (EGF), vaskulær endothelvækstfaktor (VEGF), basisk fibroblastvækstfaktor (bFGF), keratinocytvækstfaktor (KGF) , blodplaceret vækstfaktor (PDGF), hepatocytvækstfaktor (HGF), transformerende vækstfaktor-beta (TGF-β), insulinvækstfaktor (IGF) og hjerneafledt neurotrofisk faktor (BDNF). ACS frigør ikke kun vækstfaktorer, de udskiller også cytokiner, herunder fms-relateret tyrosinkinase 3 (Flt-3) ligand, granulocytkolonistimulerende faktor (G-CSF), granulocyt makrofag-kolonistimulerende faktor (GM-CSF), makrofag kolonistimulerende faktor (M-CSF), interleukin (IL) såsom IL-6, IL-7, IL-8, IL-11 og IL-12, leukæmiinhiberende faktor (LIF) og tumornekrosefaktor-alpha (TNF-α).
Ekstraktion af stamcelletyper
Autologt voksne stamceller fra mennesker kan ekstraheres fra følgende kilder:
- Benmarg, som kræver ekstraktion ved høst, det vil sige boring i knogle.
- Fedtvæv (lipidceller), som kræver ekstraktion ved fedtsugning.
- Blod, som kræver ekstraktion gennem aferes, hvor blodet fra donoren passerer gennem a “dialyse” maskine hvor stamcellerne ekstraheres, mens de øvrige blodkomponenter returneres tilbage til donoren.