अल्ट्रासोनिक स्टेम कोशिका पृथक्करण
सोनिकेशन मानव वसा ऊतक से स्टेम कोशिकाओं को पृथक करने की एक अत्यंत कुशल यांत्रिक विधि है। अल्ट्रासोनिक रूप से पृथक किया गया स्ट्रोमल वैस्कुलर फ्रैक्शन (SVF) चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण पुनर्जनन क्षमता प्रदर्शित करता है। Hielscher Ultrasonics स्टेम कोशिकाओं के संग्रह के लिए प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष सोनिकेशन के विभिन्न विकल्प प्रदान करता है। अपनी स्टेम कोशिका पृथक्करण प्रक्रिया के लिए आदर्श सोनिकेटर चुनें!
स्टेम कोशिकाओं का अल्ट्रासोनिक पृथक्करण
मानव शरीर से (लिपोसक्शन द्वारा) निकाले गए वसा ऊतक को अल्ट्रासोनिकेशन से उपचारित किया जाता है, ताकि स्टेम कोशिकाओं और वृद्धि में शामिल अन्य कोशिकाओं से ऊतक को हटाया जा सके। कोशिकाओं के इस पृथक अंश को स्ट्रोमल वैस्कुलर फ्रैक्शन कोशिकाएँ (SVF) कहा जाता है।
वसा ऊतक से स्टेम कोशिकाओं के अल्ट्रासोनिक पृथक्करण की तकनीक पूरी तरह अल्ट्रासाउंड से उत्पन्न कैविटेशन के कार्य सिद्धांत पर आधारित है, जो विशुद्ध रूप से यांत्रिक अपरूपण है। कैविटेशन से उत्पन्न ये अपरूपण बल वसा ऊतक को विघटित करते हैं, जिससे स्टेम कोशिकाएँ वसा ऊतक की संरचना से मुक्त हो जाती हैं। अल्ट्रासोनिक स्टेम कोशिका पृथक्करण एक एंज़ाइम-मुक्त प्रक्रिया है, जिसमें कोलेजेनेज़, ट्रिप्सिन या डिस्पेज़ का उपयोग नहीं किया जाता।
निकाली गई स्टेम कोशिकाओं, मेसेनकाइमल स्टेम कोशिकाओं, एंडोथीलियल पूर्वगामी कोशिकाओं और वृद्धि में शामिल अन्य प्रकार की कोशिकाओं को पृथक करने के लिए, सोनिकेशन से उपचारित वसा ऊतक को अपकेंद्रित किया जाता है।
पृथक की गई स्टेम कोशिकाओं को एकत्र किया जाता है और उनकी गुणवत्ता का विश्लेषण किया जाता है, जिसमें कोशिका संख्या, जीवनक्षमता, एंडोटॉक्सिन और ग्राम अभिरंजन शामिल हैं। इसके बाद उन्हें स्वदेही प्रत्यारोपण के लिए तुरंत उपयोग किया जाता है या क्रायो-भंडारण में संरक्षित किया जाता है।
एंज़ाइमों से क्यों बचें?
चूँकि स्टेम कोशिका पृथक्करण के लिए एंज़ाइमी पाचन के साथ उच्च लागत, संभावित सुरक्षा जोखिम और प्रभावकारिता की कमी जुड़ी होती है [Oberbauer et al. 2015], इसलिए अल्ट्रासोनिक कैविटेशन जैसी गैर-एंज़ाइमी पृथक्करण विधियों को प्राथमिकता दी जाती है। अल्ट्रासोनिक पृथक्करण चरण, वसा ऊतक से कोशिकाओं और कोशिका समुच्चयों को यांत्रिक रूप से अलग करके, एंज़ाइमी पाचन का स्थान लेता है।
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वसा ऊतक से प्राप्त स्टेम कोशिकाएँ
सोनिकेशन द्वारा प्राप्त स्टेम कोशिका उपज
अल्ट्रासोनिक कैविटेशन का उपयोग करने वाली प्रकाशित स्ट्रोमल वैस्कुलर फ्रैक्शन पृथक्करण विधि से 1.67–2.24 × 107 कोशिकाएँ प्राप्त होती हैं, जिनकी जीवनक्षमता 97.1–98.9% होती है [Victor, S., 2014]। विघटित वसा ऊतक में परिपक्व वसा कोशिकाओं के अल्ट्रासोनिक लयन से लगभग 2–4 मिलियन कोशिकाएँ/ग्राम वसा ऊतक की उपज प्राप्त हुई [Bright et al., 2014]।
अल्ट्रासोनिक रूप से तैयार कोशिकाओं में मानक एंज़ाइमी पृथक्करण विधि की तुलना में वसा और अस्थि कोशिकाओं में विभेदित होने की समान रूप से उच्च क्षमता होती है [Oberbauer et al. 2015].
स्टेम कोशिका पृथक्करण के लिए अल्ट्रासोनिक प्रणालियाँ
उच्चतम सुरक्षा और सर्वोत्तम गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए, विश्वसनीय अल्ट्रासोनिक उपकरण, जो स्टेम कोशिका उपचार पर सटीक नियंत्रण की अनुमति देते हैं, रोगियों के सफल उपचार का एक प्रमुख कारक हैं। Hielscher Ultrasonics स्टेम कोशिकाओं और एंडोथीलियल पूर्वगामी कोशिकाओं को पृथक करने और एकत्र करने के लिए स्वदेही अल्ट्रासोनिक कैविटेशन पृथक्करण प्रक्रिया के विभिन्न विकल्प प्रदान करता है।
स्टेम कोशिका पृथक्करण के लिए प्रत्यक्ष सोनिकेशन
प्रत्यक्ष सोनिकेशन द्वारा स्टेम कोशिका पृथक्करण प्रक्रिया में, अल्ट्रासोनिक हॉर्न (सोनोट्रोड, अल्ट्रासोनिक टिप / प्रोब) को वसा ऊतक में डुबोया जाता है। सोनोट्रोड के माध्यम से अल्ट्रासाउंड तरंगों की ऊर्जा सीधे स्वदेही वसा में संचारित की जाती है, जिससे अल्ट्रासोनिक कैविटेशन स्टेम कोशिकाओं और स्ट्रोमल कोशिकाओं को शेष ऊतक से मुक्त करता है। Hielscher के सोनिकेटर UP200Ht और UP200St सोनोट्रोड S26d14 के साथ स्वदेही स्टेम कोशिका उपचार के लिए आमतौर पर उपयोग की जाने वाली प्रणालियाँ हैं। प्रत्यक्ष सोनिकेशन द्वारा स्ट्रोमल वैस्कुलर फ्रैक्शन का पृथक्करण मुख्यतः क्लीनरूम सुविधाओं में उपयोग के लिए उपयुक्त है।
स्टेम कोशिका पृथक्करण के लिए अप्रत्यक्ष सोनिकेशन
चूँकि स्टेम कोशिकाओं का उपयोग स्वदेही अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है, इसलिए प्रक्रिया की निर्जीवाणुता बहुत महत्वपूर्ण है। इसलिए, Hielscher ने अप्रत्यक्ष सोनिकेशन के कई विकल्प विकसित किए हैं, जैसे GDmini2, VialTweeter और अन्य अनुकूलित प्रणालियाँ। अप्रत्यक्ष सोनिकेशन में, अल्ट्रासाउंड तरंगों को पात्र की दीवार के माध्यम से वसा ऊतक में संचारित किया जाता है। प्रत्यक्ष सोनिकेशन की तरह ही, अल्ट्रासोनिक कैविटेशन द्वारा स्ट्रोमल वैस्कुलर फ्रैक्शन (SVF) को वसा ऊतक से अलग किया जाता है।
अप्रत्यक्ष सोनिकेशन प्रक्रिया कोशिकाओं को एक बंद पात्र में संदूषण-मुक्त परिस्थितियों में संसाधित करने का लाभ देती है, क्योंकि अल्ट्रासाउंड हॉर्न (सोनोट्रोड) डालने से होने वाले पार-संदूषण का जोखिम समाप्त हो जाता है। कोशिका पृथक्करण एक बंद प्रणाली में किया जाता है, जिससे प्रक्रिया की निर्जीवाणु परिस्थितियाँ सुनिश्चित होती हैं।
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Hielscher के डिजिटल सोनिकेटरों को टच डिस्प्ले या ब्राउज़र नियंत्रण के माध्यम से सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है। सहज मेनू के माध्यम से सोनिकेशन प्रक्रियाएँ पहले से निर्धारित की जा सकती हैं। अल्ट्रासोनिक उपकरण स्वचालित डेटा रिकॉर्डिंग से सुसज्जित हैं (सोनिकेशन प्रक्रिया के सभी डेटा एक एकीकृत SD-Card पर संग्रहीत किए जाते हैं)। अल्ट्रासोनिक शक्ति इनपुट को कोशिका पृथक्करण प्रोटोकॉल के अनुरूप बिल्कुल सटीक रूप से समायोजित किया जा सकता है।
VialTweeter सोनिकेटर एक निर्जीवाणु होमोजेनाइज़र है, जो नमूनों की एकसमान और त्वरित निर्जीवाणु तैयारी के लिए उपयोग किया जाता है।
साहित्य/संदर्भ
- 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.
जानने योग्य तथ्य
स्टेम कोशिकाएँ क्या हैं?
स्टेम कोशिकाएँ किसी बहुकोशिकीय जीव की अविभेदित कोशिकाएँ होती हैं, जिनमें उसी प्रकार की और अधिक कोशिकाएँ अनिश्चित काल तक उत्पन्न करने की क्षमता होती है। इनकी विशेषता जीवन और वृद्धि के प्रारंभिक चरण में शरीर की अनेक विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं में विकसित होने की उल्लेखनीय क्षमता है। स्टेम कोशिकाओं की सबसे विशिष्ट विशेषताएँ कोशिका विभाजन द्वारा स्वयं का नवीकरण करने की उनकी क्षमता और विशेष कार्यों वाली ऊतक या अंग-विशिष्ट कोशिकाओं में परिवर्तित होने की उनकी क्षमता हैं। प्लूरिपोटेंट स्टेम कोशिकाओं में तीनों जनन कोशिकाओं में से किसी में भी विभेदित होने की क्षमता होती है: एंडोडर्म (आमाशय की भीतरी परत, जठरांत्र पथ, फेफड़े), मेसोडर्म (मांसपेशी, अस्थि, रक्त, मूत्रजनन तंत्र), या एक्टोडर्म (अधिचर्मीय ऊतक और तंत्रिका तंत्र)।
कुछ अंगों, जैसे आंत और अस्थि मज्जा में, स्टेम कोशिकाएँ घिसे हुए या क्षतिग्रस्त ऊतकों की मरम्मत और प्रतिस्थापन के लिए नियमित रूप से विभाजित होती हैं। अन्य अंगों, जैसे अग्न्याशय और हृदय में, स्टेम कोशिकाएँ केवल विशेष परिस्थितियों में विभाजित होती हैं।
मेसेंकाइमल स्ट्रोमल/स्टेम कोशिकाएँ (MSC), जिनमें पुनर्योजी और सौंदर्य चिकित्सा में विविध चिकित्सीय अनुप्रयोगों की उच्च क्षमता होती है, मुख्यतः अस्थि मज्जा में पाई जाती हैं, लेकिन इन्हें अन्य ऊतकों (जैसे उपास्थि, वसा, मांसपेशी कोशिकाएँ) से भी पृथक किया जा सकता है। मेसेंकाइमल स्टेम कोशिकाओं को वयस्क स्टेम कोशिकाओं का प्ररूपी उदाहरण माना जाता है, जिनकी विशेषता उनकी स्व-नवीकरण क्षमता है।
स्टेम कोशिका अनुसंधान और उपचारों का उपयोग प्रत्यारोपण के उद्देश्यों के लिए ऊतक और अंग संवर्धित करने (ऊतक अभियांत्रिकी) में किया जाता है। स्टेम कोशिकाओं के अनुप्रयोग के अन्य चिकित्सा क्षेत्रों में मस्तिष्क रोगों (जैसे पार्किंसन और अल्ज़ाइमर रोग) का उपचार, कोशिका-अल्पता चिकित्सा, रक्त रोगों (जैसे ल्यूकेमिया) का उपचार, जोड़ों और उपास्थि के अपक्षय (जैसे ऑस्टियोआर्थराइटिस) का उपचार तथा सौंदर्य उपचार (जैसे वृद्धावस्था-रोधी उपचार) शामिल हैं। सामान्यतः, स्टेम कोशिकाओं का व्यास लगभग 15–25 माइक्रोन होता है।
मेसेंकाइमल स्टेम कोशिकाएँ (MSC) बहुक्षमतावान स्ट्रोमल कोशिकाएँ होती हैं, जिनमें ऑस्टियोब्लास्ट (अस्थि कोशिकाएँ), कॉन्ड्रोसाइट (उपास्थि कोशिकाएँ), मायोसाइट (मांसपेशी कोशिकाएँ) और एडिपोसाइट (वसा कोशिकाएँ) सहित विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं में विभेदित होने की क्षमता होती है।
स्ट्रोमल वैस्कुलर फ्रैक्शन (SVF) क्या है?
स्ट्रोमल वैस्कुलर फ्रैक्शन (SVF), लिपोएस्पिरेट का एक घटक है, जिसे मानव शरीर के वसा ऊतक से लिपोसक्शन द्वारा निकाला जा सकता है। लिपोएस्पिरेट में कोशिकाओं का एक विषम मिश्रण होता है और इसमें बड़ी मात्रा में स्टेम कोशिकाएँ होती हैं, जिन्हें वसा-व्युत्पन्न स्टेम कोशिकाएँ (ASC या ADSC) कहा जाता है। ये अस्थि मज्जा की स्टेम कोशिकाओं के साथ कुछ समानताएँ दर्शाती हैं, जैसे विभिन्न कोशिका वंशों की कोशिकाओं में विभेदित होने की क्षमता।
स्ट्रोमल वैस्कुलर फ्रैक्शन की विषम कोशिका आबादी में अन्य कोशिकाओं के साथ एंडोथीलियल कोशिकाएँ, एरिथ्रोसाइट, फाइब्रोब्लास्ट, लिम्फोसाइट, मोनोसाइट/ मैक्रोफेज और पेरिसाइट शामिल होते हैं, साथ ही वसा-व्युत्पन्न स्टेम कोशिकाओं का एक महत्वपूर्ण अंश भी होता है।
वसा-व्युत्पन्न स्ट्रोमल/स्टेम कोशिकाएँ (ASC) क्या हैं?
वसा-व्युत्पन्न स्ट्रोमल/स्टेम कोशिकाएँ (ASC / ADSC) उच्च स्तर पर जैवसक्रिय वृद्धि कारक मुक्त करती हैं, जैसे एपिडर्मल वृद्धि कारक (EGF), वैस्कुलर एंडोथीलियल वृद्धि कारक (VEGF), बेसिक फाइब्रोब्लास्ट वृद्धि कारक (bFGF), केराटिनोसाइट वृद्धि कारक (KGF), प्लेटलेट-व्युत्पन्न वृद्धि कारक (PDGF), हेपेटोसाइट वृद्धि कारक (HGF), ट्रांसफॉर्मिंग वृद्धि कारक-बीटा (TGF-β), इंसुलिन वृद्धि कारक (IGF) और मस्तिष्क-व्युत्पन्न न्यूरोट्रॉफिक कारक (BDNF)। ACS न केवल वृद्धि कारक मुक्त करती हैं, बल्कि साइटोकाइन भी स्रावित करती हैं, जिनमें fms-संबंधित टायरोसीन काइनेज़ 3 (Flt-3) लिगैंड, ग्रैन्युलोसाइट-कॉलोनी उत्तेजक कारक (G-CSF), ग्रैन्युलोसाइट मैक्रोफेज-कॉलोनी उत्तेजक कारक (GM-CSF), मैक्रोफेज-कॉलोनी उत्तेजक कारक (M-CSF), इंटरल्यूकिन (IL), जैसे IL-6, IL-7, IL-8, IL-11 और IL-12, ल्यूकेमिया अवरोधक कारक (LIF) और ट्यूमर नेक्रोसिस कारक-अल्फा (TNF-α) शामिल हैं।
स्टेम कोशिकाएँ कैसे निकाली जाती हैं?
मनुष्यों की ऑटोलॉगस वयस्क स्टेम कोशिकाएँ निम्नलिखित स्रोतों से निकाली जा सकती हैं:
- अस्थि मज्जा, जिससे कोशिकाएँ प्राप्त करने के लिए हार्वेस्टिंग, अर्थात हड्डी में ड्रिल करके निष्कर्षण करना आवश्यक होता है।
- वसा ऊतक (लिपिड कोशिकाएँ), जिससे निष्कर्षण के लिए लिपोसक्शन आवश्यक होता है।
- रक्त, जिससे निष्कर्षण के लिए एफेरेसिस आवश्यक होता है। इसमें दाता का रक्त एक “डायलिसिस” मशीन से होकर गुजरता है, जहाँ स्टेम कोशिकाएँ निकाली जाती हैं, जबकि रक्त के अन्य घटक दाता को वापस लौटा दिए जाते हैं।