בידוד אולטרסוני של תאי גזע
סוניקציה היא שיטה מכנית יעילה ביותר לבידוד תאי גזע מרקמת שומן אנושית. המקטע הסטרומלי הווסקולרי (SVF) המבודד באמצעות אולטרסאונד מפגין פוטנציאל התחדשות משמעותי ליישומים רפואיים. Hielscher Ultrasonics מציעה מגוון אפשרויות לסוניקציה ישירה ועקיפה לאיסוף תאי גזע. מצאו את מכשיר הסוניקציה האידיאלי לתהליך בידוד תאי הגזע שלכם!
בידוד תאי גזע באמצעות אולטרסאונד
רקמת שומן שהוצאה מגוף האדם (באמצעות שאיבת שומן) מטופלת באולטרסאונד כדי להפריד את הרקמה מתאי הגזע ומתאים אחרים המעורבים בגדילה. חלק זה של התאים שהופרדו מכונה תאי המקטע הסטרומלי הווסקולרי (SVF).
הטכניקה לבידוד אולטרסוני של תאי גזע מרקמת שומן מבוססת אך ורק על עקרון הפעולה של קוויטציה הנוצרת באמצעות אולטרסאונד, שהיא גזירה מכנית בלבד. כוחות הגזירה האלה, הנוצרים בקוויטציה, מפרקים את רקמת השומן, כך שתאי הגזע משתחררים ממבנה רקמת השומן. בידוד אולטרסוני של תאי גזע הוא הליך נטול אנזימים, המונע את הצורך בשימוש בקולגנאז, בטריפסין או בדיספאז.
כדי להפריד את תאי הגזע שהופקו, את תאי הגזע המזנכימליים, את תאי הקדם האנדותליאליים ואת סוגי התאים האחרים המעורבים בגדילה, רקמת השומן שעברה סוניקציה עוברת צנטריפוגה.
תאי הגזע שהופרדו נאספים ונבדקים להערכת איכותם, לרבות ספירת תאים, חיות, אנדוטוקסין וצביעת גראם, לפני שימוש מיידי בהם להשתלה אוטולוגית או שימורם באחסון קריוגני.
מדוע להימנע מאנזימים?
מאחר שעיכול אנזימטי לצורך בידוד תאי גזע כרוך בעלויות גבוהות ובסיכוני בטיחות אפשריים, וכן ביעילות לקויה [Oberbauer et al. 2015], עדיפות שיטות בידוד שאינן אנזימטיות, כגון קוויטציה אולטרסונית. שלב הבידוד האולטרסוני מחליף את העיכול האנזימטי באמצעות הפרדה מכנית של התאים ושל צברי התאים מרקמת השומן.
GDmini2 במתמר UP200St-TD (200 ואט)
- מהירה
- יעילה
- ניתנת לשחזור
- בטוחה
- נטולת אנזימים
- חסכונית
- אפשרויות סטריליות
תאי גזע שמקורם ברקמת שומן
תפוקת תאי הגזע המתקבלת באמצעות סוניקציה
שיטה שפורסמה לבידוד המקטע הסטרומלי הווסקולרי באמצעות קוויטציה אולטרסונית מניבה 1.67–2.24 × 107 תאים עם חיות של 97.1–98.9% [Victor, S., 2014]. תפוקות תאים של כ־2–4 מיליון תאים לגרם רקמת שומן התקבלו באמצעות ליזיס אולטרסוני של תאי שומן בשלים ברקמת שומן שעברה דיסוציאציה [Bright et al., 2014].
לתאים שהוכנו באמצעות אולטרסאונד יש פוטנציאל התמיינות אדיפוגני ואוסטאוגני גבוה באותה מידה כמו לתאים שהוכנו בשיטת בידוד אנזימטית סטנדרטית [Oberbauer et al. 2015].
מערכות אולטרסוניות לבידוד תאי גזע
כדי להבטיח את רמת הבטיחות הגבוהה ביותר ואת האיכות הטובה ביותר, ציוד אולטרסוני אמין המאפשר שליטה מדויקת בטיפול בתאי הגזע הוא גורם מפתח להצלחת הטיפול במטופלים. Hielscher Ultrasonics מציעה אפשרויות שונות לתהליך הפרדה אוטולוגי באמצעות קוויטציה אולטרסונית, לצורך בידוד ואיסוף של תאי גזע ותאי קדם אנדותליאליים.
סוניקציה ישירה לבידוד תאי גזע
בתהליך בידוד תאי גזע באמצעות סוניקציה ישירה, הקרן האולטרסונית (סונוטרודה, קצה / גשוש אולטרסוני) טבולה ברקמת השומן. באמצעות הסונוטרודה, גלי האולטרסאונד מועברים ישירות אל השומן האוטולוגי, כך שהקוויטציה האולטרסונית משחררת את תאי הגזע ואת תאי הסטרומה מהרקמה הנותרת. מכשירי הסוניקציה של Hielscher UP200Ht וכן UP200St עם סונוטרודה S26d14 הם מערכות נפוצות לטיפול אוטולוגי בתאי גזע. בידוד המקטע הסטרומלי הווסקולרי באמצעות סוניקציה ישירה מתאים בעיקר לשימוש במתקני חדרים נקיים.
סוניקציה עקיפה לבידוד תאי גזע
מאחר שתאי הגזע משמשים ליישומים אוטולוגיים, לסטריליות התהליך יש חשיבות רבה. לכן, Hielscher פיתחה כמה אפשרויות לסוניקציה עקיפה, כגון GDmini2, VialTweeter ומערכות נוספות המותאמות אישית. בסוניקציה עקיפה, גלי האולטרסאונד מועברים דרך דופן המכל אל רקמת השומן. המקטע הסטרומלי הווסקולרי (SVF) מופרד מרקמת השומן באמצעות קוויטציה אולטרסונית, בדומה למתרחש בסוניקציה ישירה.
תהליך סוניקציה עקיפה מציע את היתרון של עיבוד התאים בכלי סגור בתנאים נטולי זיהום שכן הסיכון לזיהום צולב עקב החדרת הקרן האולטרסונית (סונוטרודה) מתבטל. בידוד התאים מתבצע במערכת סגורה המבטיחה תנאי תהליך סטריליים.
קראו עוד על מכשירי הסוניקציה הסטריליים של Hielscher!
ניתן לשלוט במכשירי הסוניקציה הדיגיטליים של Hielscher באופן מדויק באמצעות מסך מגע או דרך הדפדפן. ניתן להגדיר מראש הליכי סוניקציה באמצעות התפריט האינטואיטיבי. המכשירים האולטרסוניים מצוידים במנגנון אוטומטי לרישום נתונים (כל נתוני תהליך הסוניקציה נשמרים בכרטיס SD מובנה). ניתן להתאים במדויק את ההספק האולטרסוני המושקע לפרוטוקול בידוד התאים.
מכשיר הסוניקציה VialTweeter הוא הומוגנייזר סטרילי להכנה סטרילית, אחידה ומהירה של דגימות.
ספרות/מקורות
- 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.
עובדות שכדאי לדעת
מהם תאי גזע?
תאי גזע הם תאים בלתי ממוינים של אורגניזם רב־תאי, המסוגלים לייצר ללא הגבלה תאים נוספים מאותו סוג. הם מתאפיינים בפוטנציאל יוצא דופן להתפתח לסוגים רבים ושונים של תאים בגוף בשלבים המוקדמים של החיים והגדילה. המאפיינים המובהקים ביותר של תאי גזע הם יכולתם להתחדש באמצעות חלוקת תאים ויכולתם להפוך לתאים ייחודיים לרקמה או לאיבר, בעלי תפקודים מיוחדים. לתאי גזע פלוריפוטנטיים יש פוטנציאל להתמיין לכל אחד משלושת תאי הנבט: אנדודרם (הציפוי הפנימי של הקיבה, מערכת העיכול, הריאות), מזודרם (שריר, עצם, דם, מערכת השתן והמין) או אקטודרם (רקמות האפידרמיס ומערכת העצבים).
באיברים מסוימים, כגון המעי ומח העצם, תאי גזע מתחלקים באופן סדיר כדי לתקן ולהחליף רקמות שחוקות או פגועות. באיברים אחרים, כגון הלבלב והלב, תאי גזע מתחלקים רק בתנאים מיוחדים.
תאי סטרומה/גזע מזנכימליים (MSC), המציעים פוטנציאל גבוה למגוון יישומים טיפוליים ברפואה רגנרטיבית ואסתטית, נמצאים בעיקר במח העצם, אך ניתן לבודד אותם גם מרקמות אחרות (למשל סחוס, שומן, תאי שריר). תאי גזע מזנכימליים נחשבים לתאי גזע בוגרים טיפוסיים המתאפיינים ביכולתם להתחדש בעצמם.
מחקר וטיפולים בתאי גזע משמשים לגידול רקמות ואיברים למטרות השתלה (הנדסת רקמות). תחומים רפואיים נוספים שבהם נעשה שימוש בתאי גזע כוללים טיפול במחלות מוח (למשל מחלת פרקינסון ומחלת אלצהיימר), טיפול בחסר בתאים, מחלות דם (למשל לוקמיה), ניוון מפרקים וסחוס (למשל דלקת מפרקים ניוונית), וכן טיפולים קוסמטיים (למשל טיפולים נגד הזדקנות). ככלל, קוטרם של תאי גזע הוא כ־15–25 מיקרון.
תאי גזע מזנכימליים (MSC) הם תאי סטרומה מולטיפוטנטיים, המסוגלים להתמיין למגוון סוגי תאים, ובהם אוסטאובלסטים (תאי עצם), כונדרוציטים (תאי סחוס), מיוציטים (תאי שריר) ואדיפוציטים (תאי שומן).
מהו המקטע הסטרומלי הווסקולרי (SVF)?
המקטע הסטרומלי וסקולרי (SVF) הוא מרכיב של שאיבת השומן, שניתן להפיק באמצעות שאיבת שומן מרקמת שומן בגוף האדם. השומן הנשאב מורכב מתערובת הטרוגנית של תאים ומכיל שיעור גבוה של תאי גזע, המכונים תאי גזע שמקורם ברקמת שומן (ASC או ADSC), המגלים דמיון לתאי גזע ממח העצם, כגון יכולתם להתמיין לתאים משושלות שונות.
אוכלוסיית התאים ההטרוגנית של המקטע הסטרומלי וסקולרי כוללת, בין היתר, תאי אנדותל, אריתרוציטים, פיברובלסטים, לימפוציטים, מונוציטים/ מקרופאגים ופריציטים, וכן שיעור משמעותי של תאי גזע שמקורם ברקמת שומן.
מהם תאי סטרומה/גזע שמקורם ברקמת שומן (ASC)?
תאי סטרומה/גזע שמקורם ברקמת שומן (ASC / ADSC) משחררים רמות גבוהות של גורמי גדילה פעילים ביולוגית, כגון גורם גדילה אפידרמלי (EGF), גורם גדילה של אנדותל כלי הדם (VEGF), גורם גדילה בסיסי של פיברובלסטים (bFGF), גורם גדילה של קרטינוציטים (KGF), גורם גדילה שמקורו בטסיות דם (PDGF), גורם גדילה של הפטוציטים (HGF), גורם גדילה מתמיר בטא (TGF-β), גורם גדילה של אינסולין (IGF) וגורם נוירוטרופי שמקורו במוח (BDNF). תאי ACS לא רק משחררים גורמי גדילה, אלא גם מפרישים ציטוקינים, ובהם הליגנד של טירוזין קינאז 3 הקשור ל-fms (Flt-3), גורם מגרה מושבות גרנולוציטים (G-CSF), גורם מגרה מושבות גרנולוציטים ומקרופאגים (GM-CSF), גורם מגרה מושבות מקרופאגים (M-CSF), אינטרלוקינים (IL) כגון IL-6, IL-7, IL-8, IL-11 ו-IL-12, גורם מעכב לוקמיה (LIF) וגורם נמק גידולי אלפא (TNF-α).
כיצד מופקים תאי גזע?
ניתן להפיק תאי גזע בוגרים אוטולוגיים מבני אדם מהמקורות הבאים:
- מח עצם, המחייב הפקה באמצעות איסוף, כלומר קידוח לתוך העצם.
- רקמת שומן (תאי שומן), המחייבת הפקה באמצעות שאיבת שומן.
- דם, המחייב הפקה באמצעות אפרזיס, שבמהלכו דם התורם עובר במכונת "דיאליזה" שבה מופרדים תאי הגזע, בעוד שיתר מרכיבי הדם מוחזרים לתורם.