Aislamiento de células madre por ultrasonidos
La sonicación es un método mecánico muy eficaz para aislar células madre del tejido adiposo humano. La fracción vascular estromal (SVF) aislada por ultrasonidos demuestra un importante potencial regenerativo para aplicaciones médicas. Hielscher Ultrasonics ofrece una gama de opciones de sonicación directa e indirecta para la extracción de células madre. Encuentre el sonicador ideal para su proceso de aislamiento de células madre.
Aislamiento ultrasónico de células madre
El tejido adiposo extraído del cuerpo humano (mediante liposucción) se trata con ultrasonidos para separar del tejido las células madre y otras células de crecimiento. Esta porción separada de células se conoce como células de la fracción vascular del estroma (SVF).
La técnica de aislamiento por ultrasonidos de las células madre del tejido adiposo se basa únicamente en el principio de funcionamiento de la cavitación por ultrasonidos, que es un cizallamiento puramente mecánico. Estas fuerzas de cizallamiento cavitacional alteran el tejido adiposo, de modo que las células madre se liberan de la estructura del tejido adiposo. El aislamiento ultrasónico de células madre es un procedimiento libre de enzimas, que evita el uso de colagenasa, tripsina o dispasa.
Para separar las células madre extraídas, las células madre mesenquimales, los precursores endoteliales y otros tipos de células de crecimiento, se centrifuga el tejido adiposo sonicado.
Las células madre separadas se recogen y se analiza su calidad, incluido el recuento celular, la viabilidad, la endotoxina y la tinción de Gram, antes de utilizarlas inmediatamente para un trasplante autólogo o conservarlas en crioalmacenamiento.
¿Por qué evitar las enzimas?
Dado que la digestión enzimática para el aislamiento de células madre conlleva costes elevados y posibles riesgos para la seguridad, además de carecer de eficacia [Oberbauer et al. 2015], se prefieren métodos de aislamiento no enzimáticos como la cavitación ultrasónica. El paso de aislamiento ultrasónico sustituye a la digestión enzimática separando mecánicamente las células y los agregados celulares del tejido adiposo.
GDmini2 en el transductor UP200St-TD (200 vatios)
- Rápido
- Eficaz
- reproducible
- Seguro
- Sin enzimas
- Rentable
- Opciones estériles
Células madre derivadas del tejido adiposo
Rendimiento de células madre obtenido por soniacción
El método publicado de aislamiento de la fracción vascular estromal mediante cavitación ultrasónica rinde en 1,67-2,24 × 107 con una viabilidad del 97,1-98,9% [Victor, S., 2014]. Se obtuvieron rendimientos celulares de unos 2-4 millones de células/gramo de tejido adiposo mediante la lisis ultrasónica de adipocitos maduros en tejido adiposo disociado [Bright et al., 2014].
Las células preparadas por ultrasonidos poseen un potencial de diferenciación adipogénica y osteogénica igualmente alto, en comparación con un método de aislamiento enzimático estándar [Oberbauer et al. 2015].
Sistemas ultrasónicos para el aislamiento de células madre
Para garantizar la máxima seguridad y la mejor calidad, un equipo ultrasónico fiable, que permita un control preciso del tratamiento con células madre, es un factor clave para el éxito del tratamiento de los pacientes. Hielscher Ultrasonics ofrece varias opciones para un proceso autólogo de separación por cavitación ultrasónica para aislar y cosechar células madre y precursoras endoteliales.
Sonicación directa para el aislamiento de células madre
Para el proceso de aislamiento de células madre mediante sonicación directa, el cuerno ultrasónico (sonotrodo, punta ultrasónica? sonda) se sumerge en el tejido adiposo graso. A través del sonotrodo, las ondas ultrasónicas se acoplan directamente en la grasa autóloga para que la cavitación ultrasónica libere las células madre y las células estromales del tejido residual. Sonicadores Hielscher UP200Ht y UP200St con sonotrodo S26d14 son sistemas de uso común para el tratamiento de células madre autólogas. El aislamiento de la fracción vascular del estroma mediante sonicación directa es adecuado para su uso en salas blancas.
Sonicación indirecta para el aislamiento de células madre
Dado que las células madre se utilizan para aplicaciones autólogas, la esterilidad del proceso es muy importante. Por lo tanto, Hielscher ha desarrollado varias opciones de sonicación indirecta tales como GDmini2, VialTweeter y otros sistemas personalizados. Por sonicación indirecta, las ondas ultrasónicas se acoplan a través del contenedor de pared en el tejido adiposo. La fracción vascular estromal (SVF) se disocia del tejido adiposo por cavitación ultrasónica al igual que durante la sonicación directa.
Un proceso de sonicación indirecta ofrece la ventaja de procesar las células en un recipiente cerrado bajo condiciones sin contaminación ya que se elimina el riesgo de contaminación cruzada al introducir el cuerno de ultrasonidos (sonotrodo). El aislamiento celular se lleva a cabo en un sistema cerrado que garantiza unas condiciones de proceso estériles.
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Los sonicadores digitales Hielscher pueden controlarse con precisión mediante una pantalla táctil o un control por navegador. Los procedimientos de sonicación pueden preajustarse a través del menú intuitivo. Los dispositivos ultrasónicos están equipados con un registro automático de datos (todos los datos del proceso de sonicación se almacenan en una tarjeta SD integrada). La entrada de potencia ultrasónica puede ajustarse exactamente al protocolo de aislamiento celular.
El sonicador VialTweeter es un homogeneizador estéril para la preparación uniforme y rápida de muestras estériles.
Literatura/Referencias
- 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.
Información interesante
¿Qué son las células madre?
Las células madre son células indiferenciadas de un organismo multicelular que tienen la capacidad de producir indefinidamente más células del mismo tipo. Se caracterizan por el notable potencial de convertirse en muchos tipos celulares diferentes en el organismo durante el estado temprano de vida y crecimiento. El rasgo más distintivo de las células madre es su capacidad para renovarse por división celular y su capacidad para convertirse en células específicas de tejidos u órganos con funciones especiales. Las células madre pluripotentes tienen el potencial de diferenciarse en cualquiera de las tres células germinales: endodermo (revestimiento interior del estómago, tracto gastrointestinal, pulmones), mesodermo (músculo, hueso, sangre, urogenital) o ectodermo (tejidos epidérmicos y sistema nervioso).
En algunos órganos, como el intestino y la médula ósea, las células madre se dividen regularmente para reparar y sustituir tejidos desgastados o dañados. En otros órganos, como el páncreas y el corazón, las células madre sólo se dividen en condiciones especiales.
Las células madre/estromales mesenquimales (CMM), que ofrecen un elevado potencial para múltiples aplicaciones terapéuticas en medicina regenerativa y estética, se encuentran principalmente en la médula ósea, pero también pueden aislarse de otros tejidos (por ejemplo, cartílago, grasa, células musculares). Las células madre mesenquimales se consideran células madre adultas prototípicas que se caracterizan por su capacidad de autorrenovación.
La investigación y los tratamientos con células madre se utilizan para cultivar tejidos y órganos con fines de trasplante (ingeniería de tejidos). Otros campos médicos para la aplicación de las células madre se pueden encontrar en el tratamiento de enfermedades cerebrales (por ejemplo, enfermedades de Parkinson y Alzheimer), terapia de deficiencia celular, enfermedades de la sangre (por ejemplo, leucemia), degeneración de articulaciones y cartílagos (por ejemplo, osteoartritis), así como tratamientos cosméticos (por ejemplo, tratamientos antienvejecimiento). En general, las células madre tienen un tamaño de aproximadamente 15-25 micras de diámetro.
células madre mesenquimales (MSC) son células estromales multipotentes, con capacidad para diferenciarse en diversos tipos celulares, como osteoblastos (células óseas), condrocitos (células cartilaginosas), miocitos (células musculares) y adipocitos (células adiposas).
¿Qué es la fracción vascular estromal (SVF)?
La fracción vascular estromal (SVF) es un componente del lipoaspirado que puede extraerse mediante liposucción del tejido adiposo del cuerpo humano. El lipoaspirado consiste en una mezcla heterogénea de células y tiene un alto contenido de células madre, conocidas como células madre derivadas del tejido adiposo (ASC o ADSC), que muestran similitudes con las células madre de la médula ósea, como su capacidad para diferenciarse en células multilinaje.
La heterogénea población de la fracción vascular estromal incluye células endoteliales, eritrocitos, fibroblastos, linfocitos, monocitos/macrófagos y pericitos, entre otros, así como una importante fracción de células madre derivadas del tejido adiposo.
¿Qué son las células madre/estromales derivadas de tejido adiposo (ASC)?
Las células madre/estromales derivadas del tejido adiposo (ASC? ADSC) liberan altos niveles de factores de crecimiento bioactivos, como el factor de crecimiento epidérmico (EGF), el factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF), el factor básico de crecimiento de fibroblastos (bFGF) factor de crecimiento de queratinocitos (KGF), factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF), factor de crecimiento de hepatocitos (HGF), factor de crecimiento transformante beta (TGF-β), factor de crecimiento insulínico (IGF) y factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF). Las ACS no sólo liberan factores de crecimiento, sino que también segregan citocinas, como el ligando de la tirosina quinasa 3 relacionada con el FMS (Flt-3), el factor estimulante de colonias de granulocitos (G-CSF), el factor estimulante de colonias de macrófagos granulocitos (GM-CSF), factor estimulante de colonias de macrófagos (M-CSF), interleucinas (IL) como IL-6, IL-7, IL-8, IL-11 e IL-12, factor inhibidor de la leucemia (LIF) y factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α).
¿Cómo se extraen las células madre?
Las células madre adultas autólogas humanas pueden extraerse de las siguientes fuentes:
- La médula ósea, que requiere la extracción mediante cosecha, es decir, perforando el hueso.
- Tejido adiposo (células lipídicas), que requiere extracción mediante liposucción.
- Sangre, que requiere extracción mediante aféresis, en la que la sangre del donante pasa por un “diálisis” donde se extraen las células madre y se devuelven los demás componentes sanguíneos al donante.