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 mogućnosti izravne i neizravne sonikacije za prikupljanje matičnih stanica. Pronađite idealan sonikator za svoj postupak izolacije matičnih stanica!
Ultrazvučna izolacija matičnih stanica
Masno tkivo izdvojeno iz ljudskog tijela (liposukcijom) obrađuje se ultrazvukom kako bi se tkivo odvojilo od matičnih stanica i drugih stanica uključenih u rast. Ta odvojena skupina stanica poznata je kao stanice stromalne vaskularne frakcije (SVF).
Tehnika ultrazvučne izolacije matičnih stanica iz masnog tkiva temelji se isključivo na načelu djelovanja kavitacije izazvane ultrazvukom, koja predstavlja isključivo mehaničko smicanje. Te kavitacijske smične sile razaraju masno tkivo, čime se matične stanice oslobađaju iz strukture masnog tkiva. Ultrazvučna izolacija matičnih stanica postupak je bez enzima, čime se izbjegava uporaba kolagenaze, tripsina ili dispaze.
Kako bi se odvojile izdvojene matične stanice, mezenhimske matične stanice, endotelne prekursorske stanice i druge vrste stanica uključenih u rast, sonicirano masno tkivo centrifugira se.
Odvojene matične stanice prikupljaju se i analizira se njihova kvaliteta, uključujući broj stanica, vijabilnost, endotoksin i bojenje po Gramu, prije nego što se odmah upotrijebe za autolognu transplantaciju ili pohrane krioprezervacijom.
Zašto izbjegavati enzime?
Budući da je enzimska razgradnja za izolaciju matičnih stanica povezana s visokim troškovima i mogućim sigurnosnim rizicima te nedostatnom učinkovitošću [Oberbauer et al. 2015], prednost se daje neenzimskim metodama izolacije kao što je ultrazvučna kavitacija. Korak ultrazvučne izolacije zamjenjuje enzimsku razgradnju mehaničkim odvajanjem stanica i staničnih agregata od masnog tkiva.
GDmini2 na pretvorniku UP200St-TD (200 vata)
- Brza
- Učinkovita
- Ponovljiva
- Sigurna
- Bez enzima
- Isplativa
- Sterilne mogućnosti
Matične stanice dobivene iz masnog tkiva
Prinos matičnih stanica dobiven sonikacijom
Objavljena metoda izolacije stromalne vaskularne frakcije ultrazvučnom kavitacijom daje prinos od 1,67–2,24 × 107 stanica uz vijabilnost od 97,1–98,9% [Victor, S., 2014]. Prinosi od približno 2–4 milijuna stanica/gram masnog tkiva dobiveni su ultrazvučnom lizom zrelih adipocita u disociranom masnom tkivu [Bright et al., 2014].
Ultrazvučno pripremljene stanice imaju jednako visok potencijal adipogene i osteogene diferencijacije kao stanice dobivene standardnom metodom enzimske izolacije [Oberbauer et al. 2015].
Ultrazvučni sustavi za izolaciju matičnih stanica
Kako bi se osigurala najviša razina sigurnosti i najbolja kvaliteta, pouzdana ultrazvučna oprema koja omogućuje preciznu kontrolu obrade matičnih stanica ključan je čimbenik uspješnog liječenja pacijenata. Hielscher Ultrasonics nudi različite mogućnosti autolognog postupka odvajanja ultrazvučnom kavitacijom za izolaciju i prikupljanje matičnih stanica i endotelnih prekursorskih stanica.
Izravna sonikacija za izolaciju matičnih stanica
Za postupak izolacije matičnih stanica izravnom sonikacijom ultrazvučni rog (sonotroda, ultrazvučni vrh / sonda) uranja se u masno tkivo. Putem sonotrode ultrazvučni valovi prenose se izravno u autolognu mast, tako da ultrazvučna kavitacija oslobađa matične i stromalne stanice iz preostalog tkiva. Sonikatori Hielscher UP200Ht i UP200St sa sonotrodom S26d14 često su korišteni sustavi za autolognu obradu matičnih stanica. Izolacija stromalne vaskularne frakcije izravnom sonikacijom uglavnom je prikladna za primjenu u čistim prostorima.
Neizravna sonikacija za izolaciju matičnih stanica
Budući da se matične stanice upotrebljavaju za autologne primjene, sterilnost postupka vrlo je važna. Stoga je Hielscher razvio nekoliko mogućnosti neizravne sonikacije kao što su GDmini2, VialTweeter i drugi prilagođeni sustavi. Pri neizravnoj sonikaciji ultrazvučni se valovi prenose kroz stijenku spremnika u masno tkivo. Stromalna vaskularna frakcija (SVF) odvaja se od masnog tkiva ultrazvučnom kavitacijom, jednako kao i pri izravnoj sonikaciji.
Postupak neizravne sonikacije pruža prednost obrade stanica u zatvorenoj posudi u uvjetima bez kontaminacije jer se uklanja rizik od unakrsne kontaminacije pri umetanju ultrazvučnog roga (sonotrode). Izolacija stanica provodi se u zatvorenom sustavu koji osigurava sterilne uvjete postupka.
Pročitajte više o sterilnim sonikatorima Hielscher!
Digitalnim sonikatorima Hielscher može se precizno upravljati putem zaslona osjetljivog na dodir ili putem preglednika. Postupci sonikacije mogu se unaprijed postaviti putem intuitivnog izbornika. Ultrazvučni uređaji opremljeni su automatskim bilježenjem podataka (svi podaci o postupku sonikacije pohranjuju se na ugrađenu SD karticu). Unos ultrazvučne snage može se točno prilagoditi protokolu izolacije stanica.
Sonikator VialTweeter sterilni je homogenizator za ujednačenu 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 nediferencirane su stanice višestaničnog organizma koje imaju sposobnost neograničeno stvarati nove stanice istog tipa. Odlikuju se iznimnim potencijalom razvoja u mnoge različite tipove stanica u tijelu tijekom ranog razdoblja života i rasta. Najistaknutija značajka matičnih stanica jest njihova sposobnost samoobnavljanja diobom stanica i sposobnost pretvaranja u stanice specifične za određeno tkivo ili organ koje imaju posebne funkcije. Pluripotentne matične stanice imaju potencijal diferencirati se u bilo koju od triju zametnih stanica: endoderm (unutarnja sluznica želuca, probavni trakt, pluća), mezoderm (mišići, kosti, krv, urogenitalni sustav) ili ektoderm (epidermalna tkiva 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 dijele se samo u posebnim uvjetima.
Mezenhimske stromalne/matične stanice (MSC), koje nude velik potencijal za raznovrsne terapijske primjene u regenerativnoj i estetskoj medicini, uglavnom se nalaze u koštanoj srži, ali mogu se izolirati i iz drugih tkiva (npr. hrskavice, masnog tkiva, mišićnih stanica). Mezenhimske matične stanice smatraju se prototipnim odraslim matičnim stanicama koje odlikuje sposobnost samoobnavljanja.
Istraživanja i terapije matičnim stanicama koriste se za uzgoj tkiva i organa za potrebe transplantacije (tkivno inženjerstvo). Ostala medicinska područja primjene matičnih stanica obuhvaćaju liječenje bolesti mozga (npr. Parkinsonove i Alzheimerove bolesti), terapiju nedostatka stanica, bolesti krvi (npr. leukemije), degeneracije zglobova i hrskavice (npr. osteoartritisa), kao i kozmetičke tretmane (npr. tretmane protiv starenja). Općenito, matične stanice imaju promjer od približno 15–25 mikrometara.
Mezenhimske matične stanice (MSC) multipotentne su stromalne stanice koje imaju sposobnost diferencirati se 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) sastavnica je lipoaspirata koji se može dobiti liposukcijom iz masnog tkiva ljudskog tijela. Lipoaspirat se sastoji od heterogene mješavine stanica i ima visok udio matičnih stanica, poznatih kao matične stanice podrijetlom iz masnog tkiva (ASC ili ADSC), koje pokazuju sličnosti s matičnim stanicama koštane srži, poput sposobnosti diferencijacije u stanice različitih staničnih loza.
Heterogena stanična populacija stromalne vaskularne frakcije obuhvaća, među ostalim, endotelne stanice, eritrocite, fibroblaste, limfocite, monocite/ makrofage i pericite, kao i značajan udio matičnih stanica podrijetlom iz masnog tkiva.
Što su stromalne/matične stanice podrijetlom iz masnog tkiva (ASC)?
Stromalne/matične stanice podrijetlom iz masnog tkiva (ASC / ADSC) oslobađaju velike količine bioaktivnih čimbenika rasta kao što su epidermalni čimbenik rasta (EGF), vaskularni endotelni čimbenik rasta (VEGF), bazični čimbenik rasta fibroblasta (bFGF), čimbenik rasta keratinocita (KGF), čimbenik rasta podrijetlom iz trombocita (PDGF), čimbenik rasta hepatocita (HGF), transformirajući čimbenik rasta beta (TGF-β), čimbenik rasta inzulina (IGF) i neurotrofni čimbenik podrijetlom iz mozga (BDNF). ACS ne oslobađa samo čimbenike rasta, već luči i citokine, uključujući ligand tirozinske kinaze 3 povezane s fms (Flt-3), čimbenik stimulacije kolonija granulocita (G-CSF), čimbenik stimulacije kolonija granulocita i makrofaga (GM-CSF), čimbenik stimulacije kolonija makrofaga (M-CSF), interleukine (IL) kao što su IL-6, IL-7, IL-8, IL-11 i IL-12, čimbenik inhibicije leukemije (LIF) i čimbenik nekroze tumora alfa (TNF-α).
Kako se izdvajaju matične stanice?
Autologne odrasle matične stanice iz ljudskog tijela mogu se izdvojiti iz sljedećih izvora:
- Koštane srži, iz koje se stanice moraju izdvojiti prikupljanjem, odnosno bušenjem kosti.
- Masnog tkiva (lipidnih stanica), iz kojeg se stanice moraju izdvojiti liposukcijom.
- Krvi, iz koje se stanice moraju izdvojiti aferezom, pri čemu krv darivatelja prolazi kroz uređaj za “dijalizu” u kojem se izdvajaju matične stanice, dok se ostale krvne komponente vraćaju darivatelju.