Cilmes šūnu izolēšana ar ultraskaņu
Apstrāde ar ultraskaņu ir ļoti efektīva mehāniska metode cilmes šūnu izolēšanai no cilvēka taukaudiem. Ar ultraskaņu izolētajai stromālajai vaskulārajai frakcijai (SVF) piemīt ievērojams reģeneratīvais potenciāls izmantošanai medicīnā. Hielscher Ultrasonics piedāvā dažādas tiešās un netiešās apstrādes ar ultraskaņu iespējas cilmes šūnu iegūšanai. Atrodiet ideālo ultraskaņas ierīci savam cilmes šūnu izolēšanas procesam!
Cilmes šūnu izolēšana ar ultraskaņu
No cilvēka ķermeņa iegūtos taukaudus (ar liposakciju) apstrādā ar ultraskaņu, lai atdalītu audus no cilmes šūnām un citām augšanas šūnām. Šo atdalīto šūnu daļu sauc par stromālās vaskulārās frakcijas šūnām (SVF).
Cilmes šūnu izolēšanas no taukaudiem metode ar ultraskaņu balstās tikai uz ultraskaņas izraisītas kavitācijas darbības principu, kas ir tīri mehāniska bīde. Šie kavitācijas radītie bīdes spēki sagrauj taukaudus, tādējādi atbrīvojot cilmes šūnas no taukaudu struktūras. Cilmes šūnu izolēšana ar ultraskaņu ir procedūra bez enzīmiem, kurā netiek izmantota kolagenāze, tripsīns vai dispāze.
Lai atdalītu iegūtās cilmes šūnas, mezenhimālās cilmes šūnas, endotēlija priekštečšūnas un citu veidu augšanas šūnas, ar ultraskaņu apstrādātos taukaudus centrifugē.
Atdalītās cilmes šūnas savāc un analizē to kvalitāti, tostarp šūnu skaitu, dzīvotspēju, endotoksīnu un krāsojumu pēc Grama, pirms tās nekavējoties izmanto autologai transplantācijai vai saglabā kriogēnā glabāšanā.
Kāpēc izvairīties no enzīmiem?
Tā kā fermentatīvā šķelšana cilmes šūnu izolēšanai ir saistīta ar augstām izmaksām, iespējamiem drošības riskiem un nepietiekamu efektivitāti [Oberbauer et al. 2015], priekšroka tiek dota izolēšanas metodēm bez enzīmiem, piemēram, ultraskaņas kavitācijai. Izolēšanas posms ar ultraskaņu aizstāj fermentatīvo šķelšanu, mehāniski atdalot šūnas un šūnu agregātus no taukaudiem.
GDmini2 ar UP200St-TD pārveidotāju (200 vati)
- Ātra
- Efektīva
- Reproducējama
- Droša
- Bez enzīmiem
- Ekonomiski izdevīga
- Sterilas apstrādes iespējas
No taukaudiem iegūtas cilmes šūnas
Ar apstrādi ar ultraskaņu iegūtais cilmes šūnu iznākums
Publicētā stromālās vaskulārās frakcijas izolēšanas metode, kurā izmanto ultraskaņas kavitāciju, nodrošina iznākumu 1,67–2,24 × 107 šūnu ar dzīvotspēju 97,1–98,9% [Victor, S., 2014]. Ar ultraskaņu lizējot nobriedušus adipocītus disociētos taukaudos, tika iegūts aptuveni 2–4 miljonu šūnu iznākums uz gramu taukaudu [Bright et al., 2014].
Ar ultraskaņu sagatavotām šūnām ir tikpat augsts adipogēnās un osteogēnās diferenciācijas potenciāls kā šūnām, kas iegūtas ar standarta fermentatīvās izolēšanas metodi [Oberbauer et al. 2015].
Ultraskaņas sistēmas cilmes šūnu izolēšanai
Lai nodrošinātu visaugstāko drošību un vislabāko kvalitāti, uzticamas ultraskaņas iekārtas, kas ļauj precīzi kontrolēt cilmes šūnu apstrādi, ir galvenais priekšnosacījums veiksmīgai pacientu ārstēšanai. Hielscher Ultrasonics piedāvā dažādas iespējas autologam atdalīšanas procesam ar ultraskaņas kavitāciju, lai izolētu un iegūtu cilmes šūnas un endotēlija priekštečšūnas.
Tiešā apstrāde ar ultraskaņu cilmes šūnu izolēšanai
Cilmes šūnu izolēšanas procesā ar tiešo apstrādi ar ultraskaņu ultraskaņas ragu (sonotrodi, ultraskaņas uzgali / zondi) iegremdē taukaudos. Caur sonotrodi ultraskaņas viļņi tiek tieši ievadīti autologajos taukos, tādējādi ultraskaņas kavitācija atbrīvo cilmes šūnas un stromālās šūnas no atlikušajiem audiem. Hielscher ultraskaņas ierīces UP200Ht un UP200St ar sonotrodi S26d14 ir plaši izmantotas sistēmas autologo cilmes šūnu apstrādei. Stromālās vaskulārās frakcijas izolēšana ar tiešo apstrādi ar ultraskaņu ir galvenokārt piemērota izmantošanai tīrtelpās.
Netiešā apstrāde ar ultraskaņu cilmes šūnu izolēšanai
Tā kā cilmes šūnas izmanto autologiem lietojumiem, procesa sterilitāte ir ļoti svarīga. Tāpēc Hielscher ir izstrādājis vairākus netiešās apstrādes ar ultraskaņu risinājumus, piemēram, GDmini2, VialTweeter un citas pielāgotas sistēmas. Netiešās apstrādes ar ultraskaņu laikā ultraskaņas viļņi caur trauka sienu tiek ievadīti taukaudos. Ultraskaņas kavitācija atdala stromālo vaskulāro frakciju (SVF) no taukaudiem tāpat kā tiešās apstrādes ar ultraskaņu laikā.
Netiešās apstrādes ar ultraskaņu priekšrocība ir iespēja apstrādāt šūnas slēgtā traukā no piesārņojuma brīvos apstākļos, jo tiek novērsts šķērspiesārņojuma risks, ko rada ultraskaņas raga (sonotrodes) ievietošana. Šūnu izolēšanu veic slēgtā sistēmā, nodrošinot sterilus procesa apstākļus.
Lasiet vairāk par Hielscher ierīcēm sterilai apstrādei ar ultraskaņu!
Hielscher digitālās ultraskaņas ierīces var precīzi vadīt, izmantojot skārienekrānu vai pārlūku. Apstrādes ar ultraskaņu procedūras var iepriekš iestatīt intuitīvajā izvēlnē. Ultraskaņas ierīces ir aprīkotas ar automātisku datu reģistrēšanas funkciju (visi apstrādes ar ultraskaņu procesa dati tiek saglabāti integrētā SD kartē). Ievadīto ultraskaņas jaudu var precīzi pielāgot šūnu izolēšanas protokolam.
VialTweeter ultraskaņas ierīce ir sterils homogenizators vienmērīgai un ātrai sterilai paraugu sagatavošanai.
Literatūra/atsauces
- 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.
Noderīgi fakti
Kas ir cilmes šūnas?
Cilmes šūnas ir daudzšūnu organisma nediferencētas šūnas, kas spēj neierobežoti radīt jaunas tā paša veida šūnas. Tām piemīt ievērojams potenciāls organisma agrīnajos dzīves un augšanas posmos attīstīties par daudziem dažādiem šūnu veidiem. Cilmes šūnu raksturīgākā īpašība ir spēja pašatjaunoties, šūnām daloties, un spēja pārvērsties par audiem vai orgāniem specifiskām šūnām ar īpašām funkcijām. Pluripotentām cilmes šūnām piemīt potenciāls diferencēties par jebkuru no trim dīgļšūnām: endodermu (kuņģa iekšējā gļotāda, kuņģa un zarnu trakts, plaušas), mezodermu (muskuļi, kauli, asinis, uroģenitālā sistēma) vai ektodermu (epidermas audi un nervu sistēma).
Dažos orgānos, piemēram, zarnās un kaulu smadzenēs, cilmes šūnas regulāri dalās, lai atjaunotu un aizstātu nolietotus vai bojātus audus. Citos orgānos, piemēram, aizkuņģa dziedzerī un sirdī, cilmes šūnas dalās tikai īpašos apstākļos.
Mezenhimālās stromālās/cilmes šūnas (MSC), kurām piemīt liels potenciāls daudzveidīgam terapeitiskam pielietojumam reģeneratīvajā un estētiskajā medicīnā, galvenokārt atrodamas kaulu smadzenēs, taču tās var izolēt arī no citiem audiem (piemēram, skrimšļiem, taukiem, muskuļu šūnām). Mezenhimālās cilmes šūnas tiek uzskatītas par prototipiskām pieauguša organisma cilmes šūnām, kurām raksturīga pašatjaunošanās spēja.
Cilmes šūnu pētniecību un ārstniecības metodes izmanto audu un orgānu audzēšanai transplantācijas vajadzībām (audu inženierija). Citas cilmes šūnu izmantošanas jomas medicīnā ir smadzeņu slimību (piemēram, Parkinsona un Alcheimera slimības) ārstēšana, šūnu deficīta terapija, asins slimību (piemēram, leikēmijas), locītavu un skrimšļu deģenerācijas (piemēram, osteoartrīta) ārstēšana, kā arī kosmētiskās procedūras (piemēram, pretnovecošanās procedūras). Parasti cilmes šūnu diametrs ir aptuveni 15–25 mikroni.
Mezenhimālās cilmes šūnas (MSC) ir multipotentas stromālās šūnas, kas spēj diferencēties par dažādiem šūnu veidiem, tostarp osteoblastiem (kaulu šūnām), hondrocītiem (skrimšļu šūnām), miocītiem (muskuļu šūnām) un adipocītiem (tauku šūnām).
Kas ir stromālā vaskulārā frakcija (SVF)?
Stromālā vaskulārā frakcija (SVF) ir lipoaspirāta sastāvdaļa, ko var iegūt no cilvēka ķermeņa taukaudiem ar liposakciju. Lipoaspirāts sastāv no heterogēna šūnu maisījuma un satur daudz cilmes šūnu, kas pazīstamas kā no taukaudiem iegūtas cilmes šūnas (ASC vai ADSC). Tām piemīt līdzība ar kaulu smadzeņu cilmes šūnām, piemēram, spēja diferencēties dažādu šūnu līniju šūnās.
Stromālās vaskulārās frakcijas heterogēnā šūnu populācija cita starpā ietver endotēlija šūnas, eritrocītus, fibroblastus, limfocītus, monocītus/ makrofāgus un pericītus, kā arī būtisku no taukaudiem iegūtu cilmes šūnu daļu.
Kas ir no taukaudiem iegūtas stromālās/cilmes šūnas (ASC)?
No taukaudiem iegūtas stromālās/cilmes šūnas (ASC / ADSC) izdala lielu daudzumu bioaktīvu augšanas faktoru, piemēram, epidermālo augšanas faktoru (EGF), vaskulārā endotēlija augšanas faktoru (VEGF), bāzisko fibroblastu augšanas faktoru (bFGF), keratinocītu augšanas faktoru (KGF), trombocītu izcelsmes augšanas faktoru (PDGF), hepatocītu augšanas faktoru (HGF), transformējošo augšanas faktoru beta (TGF-β), insulīna augšanas faktoru (IGF) un smadzeņu izcelsmes neirotrofisko faktoru (BDNF). ACS ne tikai izdala augšanas faktorus, bet arī sekretē citokīnus, tostarp ar fms saistītās tirozīnkināzes 3 (Flt-3) ligandu, granulocītu koloniju stimulējošo faktoru (G-CSF), granulocītu un makrofāgu koloniju stimulējošo faktoru (GM-CSF), makrofāgu koloniju stimulējošo faktoru (M-CSF), interleikīnus (IL), piemēram, IL-6, IL-7, IL-8, IL-11 un IL-12, leikēmiju inhibējošo faktoru (LIF) un audzēja nekrozes faktoru alfa (TNF-α).
Kā iegūst cilmes šūnas?
Autologās pieauguša cilvēka cilmes šūnas var iegūt no šādiem avotiem:
- Kaulu smadzenēm, kuru iegūšanai nepieciešama parauga paņemšana, proti, urbšana kaulā.
- Taukaudiem (lipīdu šūnām), kuru iegūšanai nepieciešama liposakcija.
- Asinīm, no kurām cilmes šūnas jāiegūst ar aferēzi; tās laikā donora asinis izplūst caur “dialīzes” iekārtu, kurā tiek atdalītas cilmes šūnas, bet pārējās asins sastāvdaļas tiek ievadītas atpakaļ donoram.