超音波による細胞剥離
超音波による細胞剥離は、細胞生物学やバイオテクノロジーの様々な分野で使用されている、非常に効果的で信頼性の高いサンプル前処理技術です。マルチウェルプレート用ソニケーター UIP400MTP は、超音波を利用して付着細胞を培養表面から剥離し、下流のアプリケーション用に細胞懸濁液を調製します。ソニケーションは、従来の酵素的、化学的、機械的剥離技術と比較していくつかの利点があり、研究者にとって貴重なツールとなっています。
超音波による細胞剥離の原理
超音波細胞剥離は、細胞と細胞が接着している基質との間の相互作用を 破壊するために超音波を利用する。超音波は培養液中にマイクロバブル、音響キャビテーション、振動を発生させ、細胞を穏やかに、しかし効果的に剥離する機械的な力を生み出します。このプロセスは通常、マルチウェルプレート用の非接触型ソニケーターUIP400MTPを用いて行われます。
非接触ソニケーター UIP400MTP 細胞剥離
接着細胞を培養する場合、細胞の剥離は極めて重要である。トリプシン化は最も一般的に用いられる技術であるが、 細胞膜や細胞外マトリックスにダメージを与えることで、 細胞の生存率を低下させる可能性がある。細胞培養の効率を向上させるためには、このダメージを最小限に抑えることが重要である。超音波による細胞剥離は、酵素を使用しない非常に効果的で信頼性の高い手法です。このため、UIP400MTP マイクロプレートソニケーターは、酵素ベースの細胞剥離の優れた代替手段となります。ソニケーションは、無血清培地中で音響キャビテーションと撹拌を適用し、細胞を傷つけることなく穏やかに剥離します。
超音波による細胞剥離と従来技術の比較
| メリット | 超音波剥離 | 酵素的剥離 | ケミカル・デタッチメント |
|---|---|---|---|
| 細胞生存率 | 高い | ミディアム | 可変 |
| スピード | 急速（分） | 中程度（数分から数時間） | 可変（数分から数時間） |
| サーフェスマーカーの保存 | 素晴らしい | 変更可能 | 変更可能 |
| スケーラビリティ | 高い | ミディアム | 可変 |
| 残留物なし | はい | なし（酵素残留物） | 変数（化学残留物） |
| 設備費 | 1回限りの投資で、独自の消耗品は不要。 | 再発コスト | 再発コスト |
| 最適化の容易さ | 簡単 | 簡単 | 可変 |
マルチウェルプレートソニケーターUIP400MTPは、細胞剥離などのハイスループットなサンプル前処理に多くの利点を提供します。
このHielscherソニケーターはISO認証、UL、RoHs、CEに準拠しています。ハイスループットのワークフローに対応する24時間365日の稼働が可能です。
以下に、マルチウェルプレート用ソニケーター UIP400MTP を使用した細胞剥離の手順例を示します。
超音波細胞剥離の装置と材料
- マルチウェルプレート用非接触ソニケーター UIP400MTP： この高スループットソニケーターは重要なツールです。プレートソニケーターUIP400MTPは、標準的なマルチウェルプレートやマイクロタイタープレート、ペトリ皿に適しています。超音波は細胞剥離に必要な機械的エネルギーを提供します。
- 細胞培養プレートまたはペトリ皿： 接着細胞培養に使用する標準容器。
- 培地： 細胞を培養・維持する液体培地。
- 滅菌PBS（リン酸緩衝生理食塩水）： 剥離前の細胞洗浄に使用。
- コレクション・チューブ 剥離した細胞懸濁液を回収する。
プレートソニケーターUIP400MTPによる超音波剥離プロトコール
- 準備
– 汚染を防ぐため、すべての器具が清潔で無菌であることを確認する。
– 培地とPBSをあらかじめ適切な温度（通常37℃）に温めておく。 - セル洗浄
– 細胞培養フラスコまたはプレートから培地を吸引する。
– 滅菌したPBSで細胞をゆっくり洗い、残った培地と剥離した細胞を取り除く。 - ソニケーション
– フラスコまたはプレートに少量のPBSまたは新しい培地を加え、細胞単層を覆う。
– ペトリ皿またはプレートを UIP400MTP ソニケーターに入れる。
– 細胞の種類と付着の強さに応じて、通常数秒から数分間、所定の時間超音波処理を行う。 - 細胞懸濁液の回収
– 超音波処理後、顕微鏡で細胞を観察し、剥離を確認する。
– 細胞懸濁液を静かにピペッティングし、剥離した細胞を回収する。
– 懸濁液をコレクションチューブに移す。 - デタッチメント後の処理
– 必要に応じて細胞懸濁液を遠心し、細胞を濃縮する。
– 細胞を新鮮な培地またはバッファーに再懸濁し、下流の用途に使用する。
注釈 パラメータ（超音波処理時間や強度な ど）は、細胞損傷を避けるため、細胞タイプに応 じて最適化する必要がある。デリケートな細胞タイプによっては、超音波処理に敏感な場合があり、慎重な最適化が必要である。
超音波による細胞剥離の実用化
超音波による細胞剥離は、様々な研究や臨床の場で用いられている：
- フローサイトメトリー： 分析のための単細胞懸濁液の調製。
- 細胞計数とバイアビリティ・アッセイ： 正確な計数および生存率評価のための細胞の剥離。
- サブカルチャー： 培養容器から別の培養容器へ細胞を移す。
- 分子生物学実験： DNA、RNA、タンパク質抽出のために細胞を分離する。
ASTM E2799プロトコルのようなバイオフィルムアッセイにおいて、UIP400MTP 96ウェルプレートソニケーターがどのようにバイオフィルム剥離に使用されているかは、こちらをご覧ください！
なぜ UIP400MTP マイクロプレートソンシエーターで細胞剥離によるセルスクレイピングを置き換える必要があるのですか？
UIP400MTPマイクロプレートソニケーターを使用することで、細胞スクレイピングを細胞剥離に置き換えることができ、研究者にはいくつかの利点があります。手作業によるスクレイピングとは異なり、UIP400MTPによる精密に制御可能な超音波処理では、一貫した穏やかな細胞剥離が保証されるため、機械的損傷を最小限に抑え、細胞の生存率を維持することができます。UIP400MTPは超音波処理のパラメーターを正確に制御できるため、すべてのウェルで均一な処理が可能となり、サンプル間のばらつきがなくなります。この方法は、再現性と繊細な細胞培養の完全性を維持しながら、より速く、より効率的で、スケーラブルであるため、ハイスループットなアプリケーションに理想的です。 比較研究はこちら！
96ウェルプレートソニケーター UIP400MTP マイクロタイターおよびマルチウェルプレートの超音波処理用
96ウェルプレートソニケーターUIP400MTP: 超音波を透過する液体がすべてのウェルを囲み、各サンプルに均一な超音波照射を行います。
超音波細胞剥離の一般的な細胞タイプ
- 線維芽細胞：
組織工学や創傷治癒の研究によく用いられる。
継代や実験に剥離が必要な接着細胞。 - 上皮細胞：
組織バリアの研究、がん研究、薬物検査に使用される。
分析および再培養のために剥離が必要。 - 内皮細胞：
血管研究や血管新生の研究に重要である。
in vitroアッセイで剥離が必要な接着細胞。 - 幹細胞：
間葉系幹細胞と人工多能性幹細胞を含む。
生存性と多能性を維持するためには、穏やかな剥離方法が必要である。 - 癌細胞株：
がん研究や医薬品開発に広く使用されている。
実験操作のために定期的な剥離を必要とする接着細胞。 - 肝細胞：
肝機能研究や薬物代謝研究に使用される。
in vitroモデルやアッセイには剥離が必要。 - ケラチノサイト：
表皮の主要な細胞タイプで、皮膚研究、創傷治癒研究、化粧品テストによく用いられる。
他の接着細胞と同様、ケラチノサイトは培養フラスコやプレートの表面に接着して増殖するため、継代、分析、再培養など様々な実験手順のために剥離する必要がある。 - マクロファージ：
試験管内で培養する場合、しばしば剥離を必要とする。
マクロファージは付着性の細胞で、通常培養フラスコやプレートの表面に付着する。分析、再培養、実験といった下流の用途のためにマクロファージを回収するには、培養表面から剥離する必要がある。
文献・参考文献
- FactSheet UIP400MTP Multi-well Plate Sonicator – Non-Contact Sonicator – Hielscher Ultrasonics
- Lauren E. Cruchley-Fuge, Martin R. Jones, Ossama Edbali, Gavin R. Lloyd, Ralf J. M. Weber, Andrew D. Southam, Mark R. Viant (2024): Automated extraction of adherent cell lines from 24-well and 96-well plates for multi-omics analysis using the Hielscher UIP400MTP sonicator and Beckman Coulter i7 liquid handling workstation. Metabomeeting 2024, University of Liverpool, 26-28th November 2024.
- UIP400MTP-Multi-well-Plate-Sonicator-Infographic
- De Oliveira A, Cataneli Pereira V, Pinheiro L, Moraes Riboli DF, Benini Martins K, Ribeiro de Souza da Cunha MDL (2016): Antimicrobial Resistance Profile of Planktonic and Biofilm Cells of Staphylococcus aureus and Coagulase-Negative Staphylococci. International Journal of Molecular Sciences 17(9):1423; 2016.
- Martins KB, Ferreira AM, Pereira VC, Pinheiro L, Oliveira A, Cunha MLRS (2019): In vitro Effects of Antimicrobial Agents on Planktonic and Biofilm Forms of Staphylococcus saprophyticus Isolated From Patients With Urinary Tract Infections. Frontiers in Microbiology 2019.
知っておくべき事実
細胞剥離とは何か？
細胞剥離とは、培養容器の表面から接着細胞を分離する プロセスであり、これによって細胞を回収し、さらなる実験手順 や分析のために調製することが可能になる。これは、酵素的、化学的、機械的、超音波的方法によって達成される。
細胞解離とは何か？
細胞解離とは、細胞凝集塊や組織を分解し、個々の生存可能な細胞 にするプロセスである。これは、酵素的、機械的（超音波処理など）、あるいは化学的方法を用いて、細胞外マトリックスや細胞間接着を破壊することによって達成される。細胞の解離は、初代細胞の培養、単一細胞の分析、実験や治療用の細胞懸濁液の調製など、様々な用途に不可欠である。
接着細胞培養とバイオフィルムの違いとは？
付着細胞培養とは、制御された実験室環境において、培養液を通して供給される栄養に依存しながら、基質に付着する細胞（通常は真核生物）の増殖を指す。これとは対照的に、バイオフィルムは、表面に付着し、細胞外マトリックスに包まれた複雑で自然発生的な微生物群集であり、細胞は集団行動、化学的勾配を示し、外部ストレスに対する抵抗性を高めている。接着性の細胞培養は人工的なもので、研究目的に使用されるが、バイオフィルムは自然環境や人工環境で見られるダイナミックな生態系である。
UIP400MTPによる超音波洗浄は、付着細胞を剥離し、バイオフィルムを除去するための、酵素を使用しない非常に効率的な技術です。 UIP400MTPマルチウェルプレートソニケーターを使用したマイクロプレートやペトリ皿からのバイオフィルム剥離の利点については、こちらをご覧ください！
超音波細胞剥離の利点は？
- 細胞に優しい： 超音波による剥離は、酵素的方法（トリプシン化など）や機械的剥離に比べて刺激が少なく、細胞の生存能力や表面マーカーを維持できる。
- 迅速かつ効率的： このプロセスは迅速で、多くの場合数分しかかからず、大きな培養面からでも効率的に細胞を剥離することができる。
- スケーラビリティ： 小規模な実験室でのアプリケーションにも、大規模なバイオテクノロジー・プロセスにも適している。
- 酵素は残らない： 酵素を必要としないため、細胞表面タンパク質を変化させたり、汚染物質を混入させたりするリスクを低減。