Isolation des cellules souches par ultrasons
La sonication est une méthode mécanique très efficace pour isoler les cellules souches du tissu adipeux humain. La fraction vasculaire stromale (SVF) isolée par ultrasons présente un potentiel de régénération significatif pour des applications médicales. Hielscher Ultrasonics propose une gamme d'options de sonication directe et indirecte pour le prélèvement de cellules souches. Trouvez le sonicateur idéal pour votre processus d'isolation des cellules souches !
Isolation ultrasonique des cellules souches
Le tissu adipeux extrait du corps humain (par liposuccion) est traité par ultrasons pour le débarrasser des cellules souches et des autres cellules de croissance. Cette partie séparée des cellules est connue sous le nom de fraction vasculaire stromale (SVF).
La technique d'isolation ultrasonique des cellules souches du tissu adipeux repose uniquement sur le principe de fonctionnement de la cavitation dérivée des ultrasons, qui est un cisaillement purement mécanique. Ces forces de cisaillement cavitaires perturbent le tissu adipeux, de sorte que les cellules souches sont libérées de la structure du tissu adipeux. L'isolement des cellules souches par ultrasons est une procédure sans enzymes, évitant l'utilisation de collagénase, de trypsine ou de dispase.
Pour séparer les cellules souches extraites, les cellules souches mésenchymateuses, les précurseurs endothéliaux et d'autres types de cellules de croissance, le tissu adipeux sonifié est centrifugé.
Les cellules souches séparées sont collectées et analysées pour leur qualité, y compris le nombre de cellules, la viabilité, l'endotoxine et la coloration de Gram, avant d'être utilisées immédiatement pour une transplantation autologue ou d'être conservées en cryo-stockage.
Pourquoi éviter les enzymes ?
Étant donné que la digestion enzymatique pour l'isolement des cellules souches s'accompagne de coûts élevés et de risques possibles pour la sécurité, ainsi que d'un manque d'efficacité [Oberbauer et al. 2015], les méthodes d'isolement non enzymatiques, telles que la cavitation ultrasonique, sont préférées. L'étape d'isolement par ultrasons remplace la digestion enzymatique en séparant mécaniquement les cellules et les agrégats cellulaires du tissu adipeux.
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- Rapide
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Cellules souches dérivées de l'adipeuse
Rendement des cellules souches obtenu par soniaction
La méthode publiée d'isolement de la fraction vasculaire stromale par cavitation ultrasonique donne un rendement de 1,67-2,24 × 107 avec une viabilité de 97,1 à 98,9 % [Victor, S., 2014]. Des rendements cellulaires d'environ 2 à 4 millions de cellules/gramme de tissu adipeux ont été obtenus par la lyse ultrasonique d'adipocytes matures dans du tissu adipeux dissocié [Bright et al., 2014].
Les cellules préparées par ultrasons possèdent un potentiel de différenciation adipogénique et ostéogénique tout aussi élevé que la méthode d'isolation enzymatique standard [Oberbauer et al. 2015].
Systèmes ultrasoniques pour l'isolement des cellules souches
Pour garantir la plus grande sécurité et la meilleure qualité, un équipement ultrasonique fiable, permettant un contrôle précis du traitement des cellules souches, est un facteur clé de la réussite du traitement des patients. Hielscher Ultrasonics propose différentes options pour un processus de séparation par cavitation ultrasonique autologue afin d'isoler et de récolter les cellules souches et les cellules précurseurs endothéliales.
Sonication directe pour l'isolement des cellules souches
Pour le processus d'isolement des cellules souches par sonication directe, la corne ultrasonique (sonotrode, pointe/sonde ultrasonique) est immergée dans le tissu adipeux. Par l'intermédiaire de la sonotrode, les ondes ultrasonores sont couplées directement à la graisse autologue, de sorte que la cavitation ultrasonique libère les cellules souches et les cellules stromales du tissu résiduel. Sonicateurs Hielscher UP200Ht et UP200St avec sonotrode S26d14 sont des systèmes couramment utilisés pour le traitement des cellules souches autologues. L'isolation de la fraction vasculaire stromale par sonication directe est généralement adaptée à une utilisation en salle blanche.
Sonication indirecte pour l'isolement des cellules souches
Les cellules souches étant utilisées pour des applications autologues, la stérilité du processus est très importante. C'est pourquoi Hielscher a développé plusieurs options de sonication indirecte telles que GDmini2, VialTweeter et d'autres systèmes personnalisés. Par sonication indirecte, les ondes ultrasonores sont couplées au tissu adipeux à travers la paroi du récipient. La fraction vasculaire stromale (FVS) est dissociée du tissu adipeux par cavitation ultrasonique, comme lors de la sonication directe.
Un processus de sonication indirecte offre l'avantage de traiter les cellules dans un récipient fermé sous l'effet de la chaleur. des conditions exemptes de contamination puisque le risque de contamination croisée par l'insertion de la corne à ultrasons (sonotrode) est éliminé. L'isolement des cellules est effectué dans un système fermé garantissant des conditions de traitement stériles.
En savoir plus sur les sonicateurs stériles Hielscher !
Les sonicateurs numériques Hielscher peuvent être commandés avec précision via un écran tactile ou un navigateur. Les procédures de sonification peuvent être préréglées à l'aide d'un menu intuitif. Les appareils à ultrasons sont équipés d'un enregistrement automatique des données (toutes les données du processus de sonication sont stockées sur une carte SD intégrée). La puissance d'entrée des ultrasons peut être exactement ajustée au protocole d'isolation cellulaire.
Le sonicateur VialTweeter est un homogénéisateur stérile pour la préparation uniforme et rapide d'échantillons stériles.
Littérature/références
- 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.
Qu'il faut savoir
Que sont les cellules souches ?
Les cellules souches sont des cellules indifférenciées d'un organisme multicellulaire qui ont la capacité de produire indéfiniment d'autres cellules du même type. Elles se caractérisent par leur remarquable potentiel de développement en de nombreux types de cellules différentes dans l'organisme au cours des premiers stades de la vie et de la croissance. Les caractéristiques les plus distinctives des cellules souches sont leur capacité à se renouveler par division cellulaire et leur capacité à se transformer en cellules spécifiques d'un tissu ou d'un organe, dotées de fonctions particulières. Les cellules souches pluripotentes ont le potentiel de se différencier en l'une des trois cellules germinales : endoderme (paroi intérieure de l'estomac, tractus gastro-intestinal, poumons), mésoderme (muscles, os, sang, urogénital) ou ectoderme (tissus épidermiques et système nerveux).
Dans certains organes, comme l'intestin et la moelle osseuse, les cellules souches se divisent régulièrement pour réparer et remplacer les tissus usés ou endommagés. Dans d'autres organes, comme le pancréas et le cœur, les cellules souches ne se divisent que dans des conditions particulières.
Les cellules souches stromales mésenchymateuses (CSM), qui offrent un potentiel élevé pour de nombreuses applications thérapeutiques en médecine régénérative et esthétique, se trouvent principalement dans la moelle osseuse, mais elles peuvent également être isolées à partir d'autres tissus (par exemple, le cartilage, la graisse, les cellules musculaires). Les cellules souches mésenchymateuses sont considérées comme des cellules souches adultes prototypiques qui se caractérisent par leur capacité d'auto-renouvellement.
La recherche et le traitement des cellules souches sont utilisés pour cultiver des tissus et des organes à des fins de transplantation (ingénierie tissulaire). D’autres domaines médicaux pour l’application des cellules souches se trouvent dans le traitement des maladies du cerveau (par exemple la maladie de Parkinson et de la maladie d’Alzheimer), le traitement des déficiences cellulaires, les maladies du sang (par exemple la leucémie), la dégénérescence des articulations et du cartilage (par exemple l’arthrose) ainsi que les traitements cosmétiques (par exemple les traitements anti-âge). En général, les cellules souches ont une taille d’environ 15 à 25 microns de diamètre.
cellules souches mésenchymateuses (CSM) sont des cellules stromales multipotentes qui ont la capacité de se différencier en divers types de cellules, notamment les ostéoblastes (cellules osseuses), les chondrocytes (cellules cartilagineuses), les myocytes (cellules musculaires) et les adipocytes (cellules adipeuses).
Qu'est-ce que la fraction vasculaire stromale (SVF) ?
La fraction vasculaire stromale (SVF) est un composant du lipoaspirat qui peut être extrait par liposuccion du tissu adipeux du corps humain. Le lipoaspirat consiste en un mélange hétérogène de cellules et contient une grande quantité de cellules souches, connues sous le nom de cellules souches dérivées du tissu adipeux (ASC ou ADSC), qui présentent des similitudes avec les cellules souches de la moelle osseuse, telles que leur capacité à se différencier en cellules multi-lignes.
La population hétérogène de la fraction vasculaire stromale comprend notamment des cellules endothéliales, des érythrocytes, des fibroblastes, des lymphocytes, des monocytes/macrophages et des péricytes, ainsi qu'une fraction importante de cellules souches dérivées de l'adipeuse.
Qu'est-ce que les cellules souches/stromales dérivées de l'adipeuse (ASC) ?
Les cellules stromales? souches dérivées de l'adipeuse (ASC? ADSC) libèrent des niveaux élevés de facteurs de croissance bioactifs tels que le facteur de croissance épidermique (EGF), le facteur de croissance de l'endothélium vasculaire (VEGF), le facteur de croissance des fibroblastes de base (bFGF), facteur de croissance kératinocytaire (KGF), facteur de croissance dérivé des plaquettes (PDGF), facteur de croissance hépatocytaire (HGF), facteur de croissance transformant bêta (TGF-β), facteur de croissance de l'insuline (IGF) et facteur neurotrophique dérivé du cerveau (BDNF). Les AEC ne libèrent pas seulement des facteurs de croissance, ils sécrètent également des cytokines, notamment le ligand de la tyrosine kinase 3 liée à FMS (Flt-3), le facteur de stimulation des colonies de granulocytes (G-CSF), le facteur de stimulation des colonies de macrophages de granulocytes (GM-CSF), le facteur de stimulation des colonies de macrophages de granulocytes (GM-CSF) et le facteur de stimulation des colonies de macrophages (GM-CSF), facteur stimulant les colonies de macrophages (M-CSF), interleukines (IL) telles que IL-6, IL-7, IL-8, IL-11 et IL-12, facteur inhibiteur de la leucémie (LIF) et facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-α).
Comment les cellules souches sont-elles extraites ?
Les cellules souches adultes autologues de l'homme peuvent être extraites des sources suivantes :
- La moelle osseuse, qui doit être extraite par prélèvement, c'est-à-dire par forage de l'os.
- Le tissu adipeux (cellules lipidiques), qui doit être extrait par liposuccion.
- Le sang, qui doit être extrait par aphérèse, où le sang du donneur passe à travers un “dialyse” Les cellules souches sont extraites à l'aide d'une machine à rayons X, tandis que les autres composants sanguins sont restitués au donneur.