Ultraskaņas cilmes šūnu izolācija
Ultraskaņas apstrāde ir ļoti efektīva mehāniska metode cilmes šūnu izolēšanai no cilvēka taukaudiem. Ultrasoniski izolētā stromas asinsvadu frakcija (SVF) demonstrē ievērojamu reģeneratīvo potenciālu medicīniskiem lietojumiem. Hielscher Ultrasonics nodrošina virkni tiešu un netiešu ultraskaņas iespēju cilmes šūnu novākšanai. Atrodi sev ideālo sonikatoru savam cilmes šūnu izolācijas procesam!
Cilmes šūnu ultraskaņas izolācija
No cilvēka ķermeņa ekstrahētie taukaudi (ar tauku atsūkšanu) tiek apstrādāti ar ultrasonication, lai noņemtu audus no cilmes šūnām un citām augšanas šūnām. Šo atdalīto šūnu daļu sauc par stromas asinsvadu frakcijas šūnām (SVF).
Cilmes šūnu ultraskaņas izolācijas tehnika no taukaudiem ir balstīta tikai uz ultraskaņas atvasinātās kavitācijas darba principu, kas ir tikai mehāniska bīde. Šie kavitācijas bīdes spēki izjauc taukaudus, lai cilmes šūnas tiktu atbrīvotas no taukaudu struktūras. Ultraskaņas cilmes šūnu izolācija ir procedūra bez fermentiem, izvairoties no kolagenāzes, tripsīna vai dispases lietošanas.
Lai atdalītu ekstrahētās cilmes šūnas, mezenhimālās cilmes šūnas, endotēlija prekursorus un citus augšanas šūnu veidus, ultraskaņas taukaudi tiek centrifugēti.
Atdalītās cilmes šūnas tiek savāktas un analizētas attiecībā uz to kvalitāti, tostarp šūnu skaitu, dzīvotspēju, endotoksīnu un gramu traipu, pirms tās nekavējoties izmanto autologai transplantācijai vai tiek saglabātas kriouzglabāšanā.
Kāpēc izvairīties no fermentiem?
Tā kā cilmes šūnu izolācijas fermentatīvā gremošana ir saistīta ar augstām izmaksām un iespējamiem drošības riskiem, kā arī efektivitātes trūkumu [Oberbauer et al. 2015], priekšroka dodama ne-fermentatīvām izolācijas metodēm, piemēram, ultraskaņas kavitācijai. Ultraskaņas izolācijas solis aizstāj fermentatīvo gremošanu, mehāniski atdalot šūnas un šūnu agregātus no taukaudiem.
GDmini2 pie UP200St-TD devēja (200 vati)
- Strauju
- Efektīvu
- Atkārtojamam
- Drošs
- Nesatur fermentus
- Rentablu
- Sterilas iespējas
No taukaudiem iegūtas cilmes šūnas
Cilmes šūnu iznākums, kas iegūts soniakcijā
Publicēta stromas asinsvadu frakcijas izolācijas metode, izmantojot ultraskaņas kavitācijas iznākumu 1,67–2,24 × 107 šūnas ar dzīvotspēju 97,1–98,9% [Viktors, S., 2014]. Šūnu raža no aptuveni 2–4 miljoniem šūnu / gramu taukaudu tika iegūta, veicot nobriedušu adipocītu ultraskaņas līzi disociētos taukaudos [Bright et al., 2014].
Ultrasoniski sagatavotām šūnām piemīt vienlīdz augsts adipogēnu un osteogēnu diferenciācijas potenciāls, salīdzinot ar standarta fermentatīvās izolācijas metodi [Oberbauer et al. 2015].
Ultraskaņas sistēmas cilmes šūnu izolācijai
Lai nodrošinātu visaugstāko drošību un vislabāko kvalitāti, uzticama ultraskaņas iekārta, kas ļauj precīzi kontrolēt cilmes šūnu ārstēšanu, ir galvenais faktors veiksmīgai pacientu ārstēšanai. Hielscher Ultrasonics piedāvā dažādas iespējas autologam ultraskaņas kavitācijas atdalīšanas procesam, lai izolētu un novāktu cilmes un endotēlija prekursoru šūnas.
Tieša ultraskaņas apstrāde cilmes šūnu izolācijai
Cilmes šūnu izolācijas procesam, izmantojot tiešu ultraskaņu, ultraskaņas rags (sonotrode, ultraskaņas gals / zonde) ir iegremdēts taukaudos. Izmantojot sonotrodu, ultraskaņas viļņi tiek savienoti tieši autologos taukos, lai ultraskaņas kavitācija atbrīvotu cilmes šūnas un stromas šūnas no atlikušajiem audiem. Hielscher sonikatori UP200Ht un UP200St ar sonotrode S26d14 parasti izmanto sistēmas autologai cilmes šūnu ārstēšanai. Stromas asinsvadu frakcijas izolācija ar tiešu ultraskaņu galvenokārt ir piemērota lietošanai tīrās telpās.
Netieša ultraskaņas apstrāde cilmes šūnu izolācijai
Tā kā cilmes šūnas tiek izmantotas autologiem lietojumiem, procesa sterilitāte ir ļoti svarīga. Tāpēc Hielscher ir izstrādājis vairākas netiešas ultraskaņas apstrādes iespējas, piemēram: GDmini2, VialTweeter un citas pielāgotas sistēmas. Ar netiešu ultraskaņu ultraskaņas viļņi tiek savienoti caur sienas konteineru taukaudos. Stromas asinsvadu frakcija (SVF) tiek disociēta no taukaudiem ar ultraskaņas kavitāciju tāpat kā tiešās ultraskaņas laikā.
Netiešs ultraskaņas apstrādes process piedāvā priekšrocību apstrādāt šūnas slēgtā traukā saskaņā ar no piesārņojuma brīvi apstākļi, Tā kā tiek novērsts savstarpējas inficēšanās risks, ievietojot ultraskaņas ragu (sonotrode). Šūnu izolēšana tiek veikta slēgtā sistēmā, nodrošinot sterilus procesa apstākļus.
Lasiet vairāk par Hielscher sterilajiem sonicatoriem!
Hielscher digitālos sonikatorus var precīzi kontrolēt, izmantojot skārienekrānu vai pārlūkprogrammas vadību. Ultraskaņas procedūras var iepriekš iestatīt, izmantojot intuitīvo izvēlni. Ultraskaņas ierīces ir aprīkotas ar automātisku datu ierakstīšanu (visi ultraskaņas apstrādes procesa dati tiek saglabāti integrētā SD kartē). Ultraskaņas jaudas ievadi var precīzi pielāgot šūnu izolācijas protokolam.
VialTweeter sonikators ir sterils homogenizators vienmērīgai un ātrai sterilu 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.
Fakti, kurus ir vērts zināt
Kas ir cilmes šūnas?
Cilmes šūnas ir daudzšūnu organisma nediferencētas šūnas, kas spēj bezgalīgi ražot vairāk tāda paša tipa šūnu. Viņiem ir raksturīgs ievērojams potenciāls attīstīties par daudziem dažādiem šūnu tipiem organismā agrīnā dzīves un augšanas stāvoklī. Cilmes šūnu raksturīgākā iezīme ir to spēja atjaunoties, daloties šūnās, un to spēja pārvērsties par audiem vai orgāniem specifiskām šūnām ar īpašām funkcijām. Pluripotentām cilmes šūnām ir potenciāls diferencēties jebkurā no trim dzimumšūnām: endodermā (kuņģa iekšējā gļotāda, kuņģa-zarnu trakts, plaušas), mezodermā (muskuļos, kaulos, asinīs, urogenitālajā) vai ektodermā (epidermas audos un nervu sistēmā).
Dažos orgānos, piemēram, zarnās un kaulu smadzenēs, cilmes šūnas regulāri dalās, lai atjaunotu un aizstātu nolietotos vai bojātos audus. Citos orgānos, piemēram, aizkuņģa dziedzerī un sirdī, cilmes šūnas dalās tikai īpašos apstākļos.
Mezenhimālās stromas/cilmes šūnas (MSC), kas piedāvā augstu potenciālu daudzveidīgam terapeitiskam pielietojumam reģeneratīvajā un aestētiskajā 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 pieaugušo cilmes šūnām, kurām raksturīga pašatjaunošanās spēja.
Cilmes šūnu pētniecību un ārstēšanu izmanto, lai kultivētu audus un orgānus transplantācijas nolūkos (audu inženierija). Citas medicīnas jomas cilmes šūnu izmantošanai ir atrodamas smadzeņu slimību (piemēram, Parkinsona un Alcheimera slimības) ārstēšanā, šūnu deficīta terapijā, asins slimību (piemēram, leikēmijas), locītavu un skrimšļu deģenerācijas (piemēram, osteoartrīta) ārstēšanā, kā arī kosmētiskajās procedūrās (piemēram, pretnovecošanās procedūrās). Kopumā cilmes šūnu izmērs ir aptuveni 15-25 mikroni diametrā.
mezenhimālās cilmes šūnas (MSC) ir multipotentas stromas šūnas, kas spēj diferencēties dažādos šūnu tipos, tostarp osteoblastos (kaulu šūnās), hondrocītos (skrimšļa šūnās), miocītos (muskuļu šūnās) un adipocītos (tauku šūnās).
Kas ir stromas asinsvadu frakcija (SVF)?
Stromas asinsvadu frakcija (SVF) ir lipoaspirāta sastāvdaļa, ko var ekstrahēt ar tauku atsūkšanu no taukaudiem cilvēka organismā. Lipoaspirāts sastāv no neviendabīga šūnu maisījuma, un tam ir augsts cilmes šūnu saturs, kas pazīstams kā no taukaudiem iegūtas cilmes šūnas (ASC vai ADSC), kurām ir līdzības ar kaulu smadzeņu cilmes šūnām, piemēram, to spēja diferencēties daudzlīniju šūnās.
Stromas asinsvadu frakcijas neviendabīgajā populācijā ietilpst endotēlija šūnas, eritrocīti, fibroblasti, limfocīti, monocīti / makrofāgi un pericīti, kā arī svarīga no taukaudiem iegūtu cilmes šūnu daļa.
Kas ir no taukaudiem atvasinātas stromas / cilmes šūnas (ASC)?
No taukaudiem iegūtas stromas/cilmes šūnas (ASC / ADSC) atbrīvo augstu bioaktīvo augšanas faktoru līmeni, piemēram, epidermas augšanas faktoru (EGF), asinsvadu endotēlija augšanas faktoru (VEGF), pamata fibroblastu augšanas faktoru (bFGF), keratinocītu augšanas faktoru (KGF), trombocītu augšanas faktoru (PDGF), hepatocītu augšanas faktoru (HGF), transformējošo augšanas faktoru-beta (TGF-β), insulīna augšanas faktoru (IGF) un no smadzenēm atvasināto neirotrofisko faktoru (BDNF). ACS ne tikai atbrīvo augšanas faktorus, bet arī izdala citokīnus, tostarp ar fms saistītu tirozīnkināzi 3 (Flt-3) ligandu, granulocītu koloniju stimulējošo faktoru (G-CSF), granulocītu makrofāgu koloniju stimulējošo faktoru (GM-CSF), makrofāgu koloniju stimulējošo faktoru (M-CSF), interleikīnu (IL), piemēram, IL-6, IL-7, IL-8, IL-11 un IL-12, leikēmijas inhibējošo faktoru (LIF) un audzēja nekrozes faktoru-alfa (TNF-α).
Kā tiek iegūtas cilmes šūnas?
Autologās pieaugušo cilmes šūnas no cilvēkiem var iegūt no šādiem avotiem:
- Kaulu smadzenes, kas prasa ieguvi, novācot, tas ir, urbjot kaulā.
- Taukaudi (lipīdu šūnas), kam nepieciešama ekstrakcija ar tauku atsūkšanu.
- Asinis, kas prasa ekstrakciju caur aferēzi, kurā asinis no donora iet caur “Dialīze” iekārta, kurā cilmes šūnas ekstrahē, bet pārējos asins komponentus atdod atpakaļ donoram.