초음파 줄기 세포 분리
초음파 처리는 인간의 지방 조직에서 줄기 세포를 분리하는 매우 효율적인 기계적 방법입니다. 초음파로 분리된 SVF(stromal vascular fraction)는 의료 응용 분야에서 상당한 재생 잠재력을 보여줍니다. Hielscher 초음파는 줄기 세포 수확을위한 다양한 직접 및 간접 초음파 처리 옵션을 제공합니다. 줄기 세포 분리 공정에 이상적인 초음파 발생기를 찾으십시오!
줄기세포의 초음파 분리
인체에서 추출 된 지방 조직 (지방 흡입을 통해)은 초음파로 처리하여 줄기 세포 및 기타 성장 세포에서 조직을 제거합니다. 이렇게 분리된 세포 부분은 기질 혈관 분획 세포(SVF)로 알려져 있습니다.
지방 조직에서 줄기 세포의 초음파 분리 기술은 순전히 기계적 전단 인 초음파 유래 캐비테이션의 작동 원리에 전적으로 기반을두고 있습니다. 이러한 캐비테이션 전단력은 지방 조직을 파괴하여 줄기 세포가 지방 조직의 구조에서 방출되도록 합니다. 초음파 줄기 세포 분리는 콜라겐 분해 효소, 트립신 또는 디스 파제 (dispase)의 사용을 피하는 효소가없는 절차입니다.
추출된 줄기 세포, 중간엽 줄기 세포, 내피 전구체 및 기타 성장 세포 유형을 분리하기 위해 초음파 처리된 지방 조직을 원심분리합니다.
분리된 줄기세포는 세포 수, 생존율, 내독소, 그람 염색 등의 품질을 채취하고 분석한 후 자가 이식에 즉시 사용하거나 냉동 보관에 보관합니다.
왜 효소를 피해야 할까요?
줄기세포 분리를 위한 효소 분해는 높은 비용과 안전성 위험이 수반될 뿐만 아니라 효능이 부족하기 때문에[Oberbauer et al. 2015], 초음파 캐비테이션과 같은 비효소 분리 방법이 선호됩니다. 초음파 분리 단계는 세포와 세포 응집체를 지방 조직에서 기계적으로 분리하여 효소 소화를 대체합니다.
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지방 유래 줄기세포
Soniaction에 의해 얻어진 줄기세포 수율
초음파 캐비테이션 수율을 사용한 기질 혈관 분획 분리 방법 발표 1.67–2.24 × 107 생존율이 97.1–98.9%인 세포[Victor, S., 2014]. 약 2–400만 cells/gram 지방 조직의 세포 수율은 해리된 지방 조직에서 성숙한 지방 세포의 초음파 용해에 의해 얻어졌습니다[Bright et al., 2014].
초음파로 준비된 세포는 표준 효소 분리 방법에 비해 동등하게 높은 지방 및 골 형성 분화 잠재력을 가지고 있습니다[Oberbauer et al. 2015].
줄기 세포 분리를 위한 초음파 시스템
최고의 안전성과 최고의 품질을 보장하기 위해 줄기 세포 치료를 정밀하게 제어할 수 있는 신뢰할 수 있는 초음파 장비는 환자의 성공적인 치료를 위한 핵심 요소입니다. Hielscher 초음파는 줄기 및 내피 전구체 세포를 분리하고 수확하기 위해 자가 초음파 캐비테이션 분리 공정에 대한 다양한 옵션을 제공합니다.
줄기 세포 분리를 위한 직접 초음파 처리
직접 초음파 처리를 통한 줄기 세포 분리 과정의 경우, 초음파 혼 (sonotrode, 초음파 팁 / 프로브)이 지방 조직에 담근다. sonotrode를 통해 초음파는 자가 지방에 직접 연결되어 초음파 캐비테이션이 잔류 조직에서 줄기 세포와 기질 세포를 방출합니다. Hielscher 초음파 발생기 UP200HT 그리고 UP200세인트 sonotrode S26d14는 자가유래 줄기 세포 치료에 일반적으로 사용되는 시스템입니다. 직접 초음파 처리에 의한 기질 혈관 분획 분리는 대부분 클린 룸 시설에서 사용하기에 적합합니다.
줄기 세포 분리를 위한 간접 초음파 처리
줄기 세포는 자가 응용 프로그램에 사용되기 때문에 과정의 무균 상태가 매우 중요합니다. 따라서 Hielscher는 다음과 같은 간접 초음파 처리의 몇 가지 옵션을 개발했습니다 GD미니2, 바이알트위터 그리고 다른 주문을 받아서 만들어진 체계. 간접 초음파 처리에 의해, 초음파는 벽 용기를 통해 지방 조직으로 결합됩니다. 기질 혈관 분획 (SVF)은 직접 초음파 처리 중과 동일하게 초음파 캐비테이션에 의해 지방 조직에서 해리됩니다.
간접 초음파 처리 과정은 아래의 폐쇄 된 용기에서 세포를 처리하는 이점을 제공합니다. 오염이 없는 조건 초음파 혼 (sonotrode)을 삽입하여 교차 오염의 위험이 제거되기 때문입니다. 세포 분리는 멸균 공정 조건을 보장하는 폐쇄 시스템에서 수행됩니다.
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Hielscher 디지털 초음파 발생기는 터치 디스플레이 또는 브라우저 제어를 통해 정확하게 제어 할 수 있습니다. 초음파 처리 절차는 직관적인 메뉴를 통해 미리 설정할 수 있습니다. 초음파 장치에는 자동 데이터 기록 기능이 있습니다 (모든 초음파 처리 데이터는 통합 SD 카드에 저장됨). 초음파 전원 입력은 셀 분리 프로토콜에 맞게 정확하게 조정할 수 있습니다.
VialTweeter 초음파 발생기는 균일하고 신속한 멸균 시료 준비를 위한 멸균 균질화기입니다.
문헌/참고문헌
- 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.
알아 둘 만한 가치가 있는 사실
줄기세포란 무엇인가?
줄기 세포는 다세포 유기체의 미분화 세포로, 동일한 유형의 세포를 무한히 더 생산할 수 있는 능력을 가지고 있습니다. 그들은 생명과 성장의 초기 상태 동안 신체의 다양한 세포 유형으로 발달할 수 있는 놀라운 잠재력이 특징입니다. 줄기세포의 가장 두드러진 특징은 세포 분열에 의해 스스로 재생되는 능력과 특별한 기능을 가진 조직 또는 장기 특이적 세포로 전환하는 능력입니다. 만능줄기세포는 내배엽(내위내륙, 위장관, 폐), 중배엽(근육, 뼈, 혈액, 비뇨생식기) 또는 외배엽(표피 조직 및 신경계)의 세 가지 생식세포 중 하나로 분화할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
장과 골수와 같은 일부 장기에서는 줄기 세포가 정기적으로 분열하여 마모되거나 손상된 조직을 복구하고 교체합니다. 췌장과 심장과 같은 다른 장기에서 줄기 세포는 특별한 조건에서만 분열합니다.
재생 및 비주류 의학에서 다양한 치료 응용 분야에 대한 높은 잠재력을 제공하는 중간엽 기질/줄기 세포(MSC)는 주로 골수에서 발견되지만 다른 조직(예: 연골, 지방, 근육 세포)에서도 분리할 수 있습니다. 중간엽 줄기 세포는 자기 재생 능력을 특징으로 하는 원형적 성체 줄기 세포로 간주됩니다.
줄기세포 연구 및 치료는 이식 목적의 조직 및 장기를 배양하는 데 사용됩니다(조직 공학). 줄기 세포의 응용을 위한 다른 의학 분야는 뇌 질환(예: 파킨슨병 및 알츠하이머병), 세포 결핍 치료, 혈액 질환(예: 백혈병), 관절 및 연골 퇴행(예: 골관절염) 및 미용 치료(예: 노화 방지 치료)에서 찾을 수 있습니다. 일반적으로 줄기 세포의 크기는 직경이 약 15-25 미크론입니다.
중간엽 줄기세포 (MSC)는 다분화능 기질 세포로, 골아세포(뼈 세포), 연골 세포(연골 세포), 근세포(근육 세포) 및 지방 세포(지방 세포)를 포함한 다양한 세포 유형으로 분화할 수 있는 능력을 가지고 있습니다.
기질 혈관 분획(SVF)이란 무엇입니까?
SVF(Stromal Vascular Fraction)는 인체의 지방 조직에서 지방 흡입을 통해 추출할 수 있는 지질 흡인의 구성 요소입니다. 지질균은 이질적인 세포 혼합물로 구성되며 지방 유래 줄기 세포(ASC 또는 ADSC)로 알려진 줄기 세포 함량이 높으며, 이는 다계통 세포로 분화하는 능력과 같은 골수 줄기 세포와 유사성을 보여줍니다.
기질 혈관 분획의 이종 집단에는 내피 세포, 적혈구, 섬유아세포, 림프구, 단핵구/대식세포 및 주위 세포가 포함되며 지방 유래 줄기 세포의 중요한 부분도 포함됩니다.
지방 유래 기질/줄기 세포(ASC)란 무엇입니까?
지방 유래 기질/줄기 세포(ASC/ADSC)는 표피 성장 인자(EGF), 혈관 내피 성장 인자(VEGF), 염기성 섬유아세포 성장 인자(bFGF), 각질 세포 성장 인자(KGF), 혈소판 유래 성장 인자(PDGF), 간세포 성장 인자(HGF), 형질전환 성장 인자-베타(TGF-β), 인슐린 성장 인자(IGF) 및 뇌 유래 신경 영양 인자(BDNF)와 같은 생체 활성 성장 인자를 높은 수준으로 방출합니다. ACS는 성장인자를 방출할 뿐만 아니라 fms-related tyrosine kinase 3 (Flt-3) 리간드, 과립구 집락 자극 인자(G-CSF), 과립구 대식세포 집락 자극 인자(GM-CSF), 대식세포 집락 자극 인자(M-CSF), IL-6, IL-7, IL-8, IL-11, IL-12 등의 인터루킨(IL), 백혈병 억제 인자(LIF) 및 종양괴사인자-알파(TNF-α)를 포함한 사이토카인을 분비합니다.
줄기 세포는 어떻게 추출합니까?
인간의 자가 성체 줄기세포는 다음 출처에서 추출할 수 있습니다.
- 골수(bone marrow)는 채취를 통해 추출하는 것, 즉 뼈에 구멍을 뚫어야 합니다.
- 지방 흡입에 의한 추출이 필요한 지방 조직(지질 세포).
- 성분채집술을 통해 추출해야 하는 혈액으로, 헌혈자의 혈액이 혈액을 통과합니다. “투 석” 줄기 세포를 추출하는 기계와 다른 혈액 성분은 기증자에게 다시 돌려줍니다.