Ultrazvučna izolacija matičnih stanica
Sonikacija je vrlo učinkovita mehanička metoda za izolaciju matičnih stanica iz ljudskog masnog tkiva. Ultrazvučno izolirana stromalna vaskularna frakcija (SVF) pokazuje značajan regenerativni potencijal za medicinske primjene. Hielscher Ultrasonics nudi niz izravnih i neizravnih mogućnosti sonikacije za prikupljanje matičnih stanica. Pronađite idealan sonikator za svoj proces izolacije matičnih stanica!
Ultrazvučna izolacija matičnih stanica
Iz ljudskog tijela ekstrahirano masno tkivo (putem liposukcije) tretira se ultrazvukom kako bi se uklonilo tkivo iz matičnih stanica i drugih stanica rasta. Ovaj odvojeni dio stanica poznat je kao stanice stromalne vaskularne frakcije (SVF).
Tehnika ultrazvučne izolacije matičnih stanica iz masnog tkiva temelji se isključivo na principu rada ultrazvučne kavitacije, što je čisto mehaničko smicanje. Ove kavitacijske sile smicanja razbijaju masno tkivo, tako da se matične stanice oslobađaju iz strukture masnog tkiva. Ultrazvučna izolacija matičnih stanica postupak je bez enzima, izbjegavajući upotrebu kolagenaze, tripsina ili dispaze.
Za odvajanje ekstrahiranih matičnih stanica, mezenhimalnih matičnih stanica, endotelnih prekursora i drugih tipova stanica rasta, sonicirano masno tkivo se centrifugira.
Odvojene matične stanice prikupljaju se i analiziraju na njihovu kvalitetu, uključujući broj stanica, vitalnost, endotoksin i boju po Gramu prije nego što se odmah upotrebe za autolognu transplantaciju ili se čuvaju u krio-skladištu.
Zašto izbjegavati enzime?
Budući da je enzimatska probava za izolaciju matičnih stanica popraćena visokim troškovima i mogućim sigurnosnim rizicima, kao i nedostatkom učinkovitosti [Oberbauer et al. 2015], preferiraju se neenzimske metode izolacije kao što je ultrazvučna kavitacija. Korak ultrazvučne izolacije zamjenjuje enzimatsku probavu mehaničkim odvajanjem stanica i staničnih nakupina od masnog tkiva.
GDmini2 na UP200St-TD sondi (200 vata)
- Rapid
- Učinkovit
- ponovljiv
- Sef
- Bez enzima
- Isplativ
- Sterilne mogućnosti
Matične stanice dobivene iz masnog tkiva
Prinos matičnih stanica dobiven ultrazvukom
Objavljena metoda izolacije stromalne vaskularne frakcije korištenjem ultrazvučne kavitacije daje prinos od 1,67–2,24 × 107 stanica s vijabilnošću od 97,1–98,9% [Victor, S., 2014]. Stanični prinosi od oko 2-4 milijuna stanica/gramu masnog tkiva dobiveni su ultrazvučnom lizom zrelih adipocita u disociranom masnom tkivu [Bright et al., 2014].
Ultrazvučno pripremljene stanice posjeduju jednako visok potencijal adipogene i osteogene diferencijacije, u usporedbi sa standardnom metodom enzimatske izolacije [Oberbauer et al. 2015.].
Ultrazvučni sustavi za izolaciju matičnih stanica
Kako bi se osigurala najveća sigurnost i najbolja kvaliteta, pouzdana ultrazvučna oprema, koja omogućuje preciznu kontrolu nad tretmanom matičnim stanicama, ključan je čimbenik uspješnog liječenja pacijenata. Hielscher Ultrasonics nudi različite opcije za autologni ultrazvučni proces odvajanja kavitacijom za izolaciju i prikupljanje matičnih i endotelnih stanica prekursora.
Izravna sonikacija za izolaciju matičnih stanica
Za proces izolacije matičnih stanica putem izravne sonikacije, ultrazvučni rog (sonotroda, ultrazvučni vrh/sonda) uranja se u masno masno tkivo. Preko sonotrode, ultrazvučni valovi se povezuju izravno u autolognu mast tako da ultrazvučna kavitacija oslobađa matične stanice i stromalne stanice iz zaostalog tkiva. Hielscher sonikatori UP200Ht i UP200St sa sonotrodom S26d14 često se koriste sustavi za liječenje autolognih matičnih stanica. Izolacija stromalne vaskularne frakcije izravnom sonikacijom uglavnom je prikladna za upotrebu u čistim prostorima.
Neizravna sonikacija za izolaciju matičnih stanica
Budući da se matične stanice koriste za autologne aplikacije, sterilnost procesa je vrlo važna. Stoga je Hielscher razvio nekoliko opcija neizravne sonikacije kao što su GDmini2, VialTweeter i drugi prilagođeni sustavi. Neizravnom sonikacijom ultrazvučni valovi se spajaju kroz stjenke spremnika u masno tkivo. Stromalna vaskularna frakcija (SVF) odvaja se od masnog tkiva ultrazvučnom kavitacijom jednako kao i tijekom izravne sonikacije.
Neizravni postupak ultrazvuka nudi prednost obrade stanica u zatvorenoj posudi uvjetima bez kontaminacije budući da je rizik od unakrsne kontaminacije umetanjem ultrazvučne sirene (sonotrode) eliminiran. Izolacija stanica provodi se u zatvorenom sustavu koji osigurava sterilne procesne uvjete.
Read more about Hielscher Sterile Sonicators!
Hielscher digitalni sonikatori mogu se precizno kontrolirati putem zaslona osjetljivog na dodir ili kontrole preglednika. Postupci sonikacije mogu se unaprijed postaviti putem intuitivnog izbornika. Ultrazvučni uređaji opremljeni su automatskim snimanjem podataka (svi podaci o procesu sonikacije pohranjuju se na integriranu SD-karticu). Ulazna ultrazvučna snaga može se točno prilagoditi protokolu izolacije ćelije.
VialTweeter sonikator je sterilni homogenizator za jednoliku i brzu sterilnu pripremu uzoraka.
Literatura/Reference
- 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.
Činjenice koje vrijedi znati
Što su matične stanice?
Matične stanice su nediferencirane stanice višestaničnog organizma koje imaju sposobnost produkcije neograničeno više stanica iste vrste. Karakterizira ih izvanredan potencijal da se razviju u mnoge različite tipove stanica u tijelu tijekom ranog stanja života i rasta. Najistaknutija značajka matičnih stanica je njihova sposobnost da se obnavljaju diobom stanica i njihova sposobnost da se pretvore u stanice specifične za tkivo ili organ s posebnim funkcijama. Pluripotentne matične stanice imaju potencijal da se diferenciraju u bilo koju od tri zametne stanice: endoderm (unutarnja sluznica želuca, gastrointestinalni trakt, pluća), mezoderm (mišići, kosti, krv, urogenitalni) ili ektoderm (epidermalno tkivo i živčani sustav).
U nekim organima, poput crijeva i koštane srži, matične stanice redovito se dijele kako bi popravile i zamijenile istrošena ili oštećena tkiva. U drugim organima, poput gušterače i srca, matične stanice se dijele samo pod posebnim uvjetima.
Mezenhimalne stromalne/matične stanice (MSC), koje nude veliki potencijal za mnogostruku terapeutsku primjenu u regenerativnoj i estetskoj medicini, uglavnom se nalaze u koštanoj srži, ali se mogu izolirati iz drugih tkiva (npr. hrskavice, masnog tkiva, mišićnih stanica), isto. Mezenhimalne matične stanice smatraju se prototipima odraslih matičnih stanica koje se odlikuju sposobnošću samoobnavljanja.
Istraživanja i tretmani matičnih stanica koriste se za uzgoj tkiva i organa u svrhu transplantacije (tkivni inženjering). Ostala medicinska područja za primjenu matičnih stanica mogu se pronaći u liječenju bolesti mozga (npr. Parkinsonova i Alzheimerova bolest), terapiji nedostatka stanica, bolesti krvi (npr. leukemija), degeneraciji zglobova i hrskavice (npr. osteoartritis) kao i kozmetičkim tretmanima (npr. tretmani protiv starenja). Općenito, matične stanice imaju veličinu od cca. 15-25 mikrona u promjeru.
mezenhimalne matične stanice (MSC) su multipotentne stromalne stanice koje imaju sposobnost diferencijacije u različite tipove stanica, uključujući osteoblaste (koštane stanice), hondrocite (stanice hrskavice), miocite (mišićne stanice) i adipocite (masne stanice).
Što je stromalna vaskularna frakcija (SVF)?
Stromalna vaskularna frakcija (SVF) je komponenta lipoaspirata koja se može ekstrahirati liposukcijom iz masnog tkiva u ljudskom tijelu. Lipoaspirat se sastoji od heterogene mješavine stanica i ima visok sadržaj matičnih stanica, poznatih kao matične stanice dobivene iz masnog tkiva (ASC ili ADSC), koje pokazuju sličnosti s matičnim stanicama koštane srži, kao što je njihova sposobnost diferencijacije u višelinijske stanice.
Heterogena populacija stromalne vaskularne frakcije uključuje endotelne stanice, eritrocite, fibroblaste, limfocite, monocite/makrofage i pericite među ostalima, kao i važnu frakciju matičnih stanica dobivenih iz masnog tkiva.
Što su stromalne/matične stanice dobivene iz masnog tkiva (ASC)?
Stromalne/matične stanice dobivene iz masnog tkiva (ASC / ADSC) otpuštaju visoke razine bioaktivnih faktora rasta kao što su epidermalni faktor rasta (EGF), faktor rasta vaskularnog endotela (VEGF), osnovni faktor rasta fibroblasta (bFGF), faktor rasta keratinocita (KGF) , trombocitni čimbenik rasta (PDGF), hepatocitni čimbenik rasta (HGF), transformirajući čimbenik rasta beta (TGF-β), inzulinski čimbenik rasta (IGF) i neurotrofni čimbenik izveden iz mozga (BDNF). ACS ne samo da oslobađa faktore rasta, oni također izlučuju citokine uključujući ligand tirozin kinaze 3 (Flt-3) povezan s fms-om, faktor stimulacije kolonije granulocita (G-CSF), faktor stimulacije kolonije granulocitnih makrofaga (GM-CSF), makrofage - faktor stimulacije kolonije (M-CSF), interleukin (IL) kao što su IL-6, IL-7, IL-8, IL-11 i IL-12, faktor inhibicije leukemije (LIF) i faktor nekroze tumora-alfa (TNF-α).
Kako se vade matične stanice?
Autologne odrasle matične stanice ljudi mogu se izdvojiti iz sljedećih izvora:
- Koštana srž, koja zahtijeva ekstrakciju vađenjem, odnosno bušenjem kosti.
- Masno tkivo (lipidne stanice), koje zahtijeva ekstrakciju liposukcijom.
- Krv, koja zahtijeva ekstrakciju putem afereze, pri čemu krv davatelja prolazi kroz a “dijaliza” stroj gdje se matične stanice ekstrahiraju dok se ostale krvne komponente vraćaju natrag davatelju.