Ultraheli tüvirakkude isoleerimine
Sonikatsioon on väga tõhus mehaaniline meetod tüvirakkude eraldamiseks inimese rasvkoest. Ultraheli isoleeritud stromaalne vaskulaarne fraktsioon (SVF) näitab märkimisväärset regeneratiivset potentsiaali meditsiiniliste rakenduste jaoks. Hielscher Ultrasonics pakub mitmeid otseseid ja kaudseid ultrahelitöötlusvõimalusi tüvirakkude kogumiseks. Leidke oma tüvirakkude isoleerimise protsessi jaoks ideaalne sonikaator!
Tüvirakkude ultraheli isoleerimine
Inimkehast ekstraheeritud rasvkoest (rasvaimu kaudu) töödeldakse ultraheliga, et eemaldada kude tüvirakkudest ja teistest kasvurakkudest. Seda eraldatud rakuosa nimetatakse stromaalseteks vaskulaarseteks fraktsioonirakkudeks (SVF).
Rasvkoest pärit tüvirakkude ultraheli isoleerimise tehnika põhineb ainult ultraheli päritolu kavitatsiooni tööpõhimõttel, mis on puhtalt mehaaniline nihe. Need kavitatsioonilised nihkejõud häirivad rasvkoe, nii et tüvirakud vabanevad rasvkoe struktuurist. Ultraheli tüvirakkude eraldamine on ensüümivaba protseduur, vältides kollagenaasi, trüpsiini või dispaasi kasutamist.
Ekstraheeritud tüvirakkude, mesenhümaalsete tüvirakkude, endoteeli prekursorite ja muude kasvurakkude tüüpide eraldamiseks tsentrifuugitakse ultraheliga töödeldud rasvkude.
Eraldatud tüvirakud kogutakse kokku ja analüüsitakse nende kvaliteedi, sealhulgas rakkude arvu, elujõulisuse, endotoksiini ja grammi värvimise suhtes, enne kui neid kasutatakse kohe autoloogseks siirdamiseks või säilitatakse krüohoidlas.
Miks vältida ensüüme?
Kuna tüvirakkude isoleerimise ensümaatilise seedimisega kaasnevad suured kulud ja võimalikud ohutusriskid ning efektiivsuse puudumine [Oberbauer et al. 2015], eelistatakse mitteensümaatilisi isolatsioonimeetodeid, näiteks ultraheli kavitatsiooni. Ultraheli isoleerimise etapp asendab ensümaatilise lagundamise, eraldades rakud ja raku agregaadid mehaaniliselt rasvkoest.
GDmini2 UP200St-TD anduril (200 vatti)
- Kiire
- Tõhus
- reprodutseeritav
- Ohutu
- Ensüümivaba
- Kulutõhus
- Steriilsed valikud
Rasvkoest saadud tüvirakud
Soniaktsiooni teel saadud tüvirakkude saagis
Avaldatud stromaalse vaskulaarse fraktsiooni eraldamise meetod, kasutades ultraheli kavitatsiooni saagist 1,67–2,24 × 107 rakud, mille elujõulisus on 97,1–98,9% [Victor, S., 2014]. Rakkude saagis umbes 2–4 miljonit rakku grammi rasvkoe kohta saadi küpsete adipotsüütide ultraheli lüüsil dissotsieerunud rasvkoes [Bright et al., 2014].
Ultraheli ettevalmistatud rakkudel on võrdselt kõrge adipogeenne ja osteogeenne diferentseerumispotentsiaal, võrreldes standardse ensümaatilise isolatsioonimeetodiga [Oberbauer et al. 2015].
Ultraheli süsteemid tüvirakkude eraldamiseks
Kõrgeima ohutuse ja parima kvaliteedi tagamiseks on patsientide eduka ravi võtmeteguriks usaldusväärsed ultraheli seadmed, mis võimaldavad tüvirakkude ravi täpset kontrolli. Hielscher Ultrasonics pakub erinevaid võimalusi autoloogse ultraheli kavitatsiooni eraldamise protsessi jaoks, et isoleerida ja koguda varre ja endoteeli prekursorrakke.
Otsene ultrahelitöötlus tüvirakkude isoleerimiseks
Tüvirakkude isoleerimise protsessi jaoks otsese ultrahelitöötluse kaudu sukeldatakse ultraheli sarv (sonotrode, ultraheli ots / sond) rasvkoesse. Sonotrode kaudu ühendatakse ultraheli lained otse autoloogsesse rasva, nii et ultraheli kavitatsioon vabastab tüvirakud ja stromaalsed rakud jääkkoest. Hielscheri sonikaatorid UP200Ht ja UP200St koos sonotrode S26d14-ga on tavaliselt kasutatavad süsteemid autoloogsete tüvirakkude raviks. Stromaalse vaskulaarse fraktsiooni eraldamine otsese ultrahelitöötlusega sobib enamasti kasutamiseks puhtas ruumis.
Kaudne ultrahelitöötlus tüvirakkude isoleerimiseks
Kuna tüvirakke kasutatakse autoloogsetes rakendustes, on protsessi steriilsus väga oluline. Seetõttu on Hielscher välja töötanud mitmeid kaudse ultrahelitöötluse võimalusi, näiteks: GDmini2, VialTweeter ja muud kohandatud süsteemid. Kaudse ultrahelitöötlusega ühendatakse ultraheli lained läbi seina mahuti rasvkoesse. Stromaalne vaskulaarne fraktsioon (SVF) dissotsieerub rasvkoest ultraheli kavitatsiooniga samamoodi nagu otsese ultrahelitöötluse ajal.
Kaudne ultrahelitöötlusprotsess pakub eelist rakkude töötlemiseks suletud anumas Saastumisvabad tingimused Kuna ristsaastumise oht ultraheli sarve (sonotrode) sisestamisega on kõrvaldatud. Rakkude eraldamine toimub suletud süsteemis, mis tagab steriilsed protsessitingimused.
Loe lähemalt Hielscheri steriilsetest sonikaatoritest!
Hielscheri digitaalseid sonikaatoreid saab täpselt juhtida puutetundliku ekraani või brauseri juhtimise kaudu. Sonikatsiooniprotseduure saab eelnevalt seadistada intuitiivse menüü kaudu. Ultraheli seadmed on varustatud automaatse andmesalvestusega (kõik ultrahelitöötluse protsessi andmed salvestatakse integreeritud SD-kaardile). Ultraheli võimsuse sisendit saab täpselt reguleerida raku isolatsiooniprotokolliga.
VialTweeter sonikaator on steriilne homogenisaator ühtlase ja kiire steriilse proovi ettevalmistamiseks.
Kirjandus / viited
- 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.
Faktid, mida tasub teada
Mis on tüvirakud?
Tüvirakud on mitmerakulise organismi diferentseerumata rakud, mis on võimelised tootma lõputult rohkem sama tüüpi rakke. Neid iseloomustab märkimisväärne potentsiaal areneda varases elu- ja kasvuseisundis kehas paljudeks erinevateks rakutüüpideks. Tüvirakkude kõige iseloomulikumaks tunnuseks on nende võime end rakkude jagunemise teel uuendada ja võime muutuda koe- või elundispetsiifilisteks erifunktsioonidega rakkudeks. Pluripotentsed tüvirakud võivad diferentseeruda ükskõik milliseks kolmest sugurakust: endoderm (mao sisevooder, seedetrakt, kopsud), mesoderm (lihased, luud, veri, urogenitaalsed) või ektoderm (epidermise koed ja närvisüsteem).
Mõnes elundis, näiteks soolestikus ja luuüdis, jagunevad tüvirakud regulaarselt, et parandada ja asendada kulunud või kahjustatud kudesid. Teistes organites, nagu kõhunääre ja süda, jagunevad tüvirakud ainult eritingimustel.
Mesenhümaalseid stromaalseid/tüvirakke (MSC), mis pakuvad suurt potentsiaali mitmekülgseteks terapeutilisteks rakendusteks regeneratiivses ja esteetilises meditsiinis, leidub peamiselt luuüdis, kuid neid saab eraldada ka teistest kudedest (nt kõhre, rasv, lihasrakud). Mesenhümaalseid tüvirakke peetakse prototüüpseteks täiskasvanud tüvirakkudeks, mida iseloomustab nende eneseuuendamise võime.
Tüvirakkude uuringuid ja ravimeetodeid kasutatakse kudede ja elundite kasvatamiseks siirdamise eesmärgil (koetehnoloogia). Teisi meditsiinivaldkondi tüvirakkude kasutamiseks võib leida ajuhaiguste (nt Parkinsoni ja Alzheimeri tõbi), rakkude puudulikkuse ravi, verehaiguste (nt leukeemia), liigeste ja kõhre degeneratsiooni (nt osteoartriit) ning kosmeetiliste ravimeetodite (nt vananemisvastased ravimeetodid) ravis. Üldiselt on tüvirakkude läbimõõt umbes 15-25 mikronit.
mesenhümaalsed tüvirakud (MSC) on multipotentsed stromaalsed rakud, millel on võime diferentseeruda mitmesugusteks rakutüüpideks, sealhulgas osteoblastid (luurakud), kondrotsüüdid (kõhrerakud), müotsüüdid (lihasrakud) ja adipotsüüdid (rasvarakud).
Mis on stromaalne vaskulaarne fraktsioon (SVF)?
Stromaalne vaskulaarne fraktsioon (SVF) on lipoaspiraadi komponent, mida saab rasvaimu abil ekstraheerida inimkeha rasvkoest. Lipoaspiraat koosneb heterogeensest rakkude segust ja sellel on kõrge tüvirakkude sisaldus, mida tuntakse rasvkoest saadud tüvirakkudena (ASC või ADSC), millel on sarnasusi luuüdi tüvirakkudega, näiteks nende võime diferentseeruda mitmeliinilisteks rakkudeks.
Stromaalse vaskulaarse fraktsiooni heterogeenne populatsioon hõlmab muu hulgas endoteelirakke, erütrotsüüte, fibroblaste, lümfotsüüte, monotsüüte/ makrofaage ja peritsüüte, samuti olulist osa rasvkoest saadud tüvirakkudest.
Mis on rasvkoest saadud stromaalsed / tüvirakud (ASC)?
Rasvkoest saadud stromaalsed / tüvirakud (ASC / ADSC) vabastavad kõrgel tasemel bioaktiivseid kasvufaktoreid, nagu epidermise kasvufaktor (EGF), veresoonte endoteeli kasvufaktor (VEGF), põhiline fibroblastide kasvufaktor (bFGF), keratinotsüütide kasvufaktor (KGF), trombotsüütide kasvufaktor (PDGF), hepatotsüütide kasvufaktor (HGF), transformeeriv kasvufaktor-beeta (TGF-β), insuliini kasvufaktor (IGF) ja ajust pärinev neurotroofne faktor (BDNF). ACS mitte ainult ei vabasta kasvufaktoreid, vaid sekreteerib ka tsütokiine, sealhulgas fms-iga seotud türosiini kinaasi 3 (Flt-3) ligandit, granulotsüütide kolooniat stimuleerivat faktorit (G-CSF), granulotsüütide makrofaagikolooniat stimuleerivat faktorit (GM-CSF), makrofaagikolooniat stimuleerivat faktorit (M-CSF), interleukiini (IL) nagu IL-6, IL-7, IL-8, IL-11 ja IL-12, leukeemia inhibeerivat tegurit (LIF) ja kasvaja nekroosifaktorit alfa (TNF-α).
Kuidas tüvirakke ekstraheeritakse?
Inimestelt pärit autoloogseid täiskasvanud tüvirakke saab ekstraheerida järgmistest allikatest:
- Luuüdi, mis nõuab ekstraheerimist koristamise teel, st luu puurimist.
- Rasvkude (lipiidirakud), mis vajab ekstraheerimist rasvaimu teel.
- Veri, mis vajab ekstraheerimist afereesi kaudu, kus doonori veri läbib a “Dialüüsi” masin, mille käigus tüvirakud ekstraheeritakse, samal ajal kui teised verekomponendid tagastatakse doonorile.