Isolamento ultrassónico de células estaminais
A sonicação é um método mecânico altamente eficiente para isolar células estaminais do tecido adiposo humano. A fração vascular estromal isolada por ultra-sons (SVF) demonstra um potencial regenerativo significativo para aplicações médicas. A Hielscher Ultrasonics oferece uma gama de opções de sonicação direta e indireta para a colheita de células estaminais. Encontre o sonicador ideal para o seu processo de isolamento de células estaminais!
Isolamento ultrassónico de células estaminais
O tecido adiposo extraído do corpo humano (por lipoaspiração) é tratado por ultra-sons para remover o tecido das células estaminais e de outras células de crescimento. Esta porção separada de células é conhecida como células da fração vascular estromal (SVF).
A técnica de isolamento ultrassónico de células estaminais do tecido adiposo baseia-se unicamente no princípio de funcionamento da cavitação derivada dos ultra-sons, que é um cisalhamento puramente mecânico. Estas forças de cisalhamento cavitacionais perturbam o tecido adiposo, de modo que as células estaminais são libertadas da estrutura do tecido adiposo. O isolamento ultrassónico de células estaminais é um procedimento sem enzimas, evitando a utilização de colagenase, tripsina ou dispase.
Para separar as células estaminais extraídas, as células estaminais mesenquimais, os precursores endoteliais e outros tipos de células de crescimento, o tecido adiposo sonicado é centrifugado.
As células estaminais separadas são recolhidas e analisadas quanto à sua qualidade, incluindo a contagem de células, a viabilidade, a endotoxina e a coloração de Gram, antes de serem utilizadas imediatamente para transplante autólogo ou de serem preservadas em crio-armazenamento.
Porquê evitar as enzimas?
Uma vez que a digestão enzimática para o isolamento de células estaminais é acompanhada de custos elevados e possíveis riscos de segurança, bem como a falta de eficácia [Oberbauer et al. 2015], são preferidos métodos de isolamento não enzimáticos, como a cavitação ultra-sónica. O passo de isolamento ultrassónico substitui a digestão enzimática, separando as células e os agregados celulares mecanicamente do tecido adiposo.
GDmini2 no transdutor UP200St-TD (200 watts)
- rápido
- eficaz
- reproduzível
- seguro
- sem enzimas
- rentável
- Opções estéreis
Células estaminais derivadas do tecido adiposo
Rendimento de células estaminais obtido por Soniaction
O método publicado de isolamento da fração vascular estromal utilizando a cavitação ultra-sónica rende 1,67-2,24 × 107 células com uma viabilidade de 97,1-98,9% [Victor, S., 2014]. Os rendimentos celulares de cerca de 2-4 milhões de células/grama de tecido adiposo foram obtidos pela lise ultra-sónica de adipócitos maduros em tecido adiposo dissociado [Bright et al., 2014].
As células preparadas ultrassonicamente possuem um potencial de diferenciação adipogênica e osteogênica igualmente elevado, em comparação com um método de isolamento enzimático padrão [Oberbauer et al. 2015].
Sistemas de ultra-sons para o isolamento de células estaminais
Para garantir a máxima segurança e a melhor qualidade, um equipamento ultrassónico fiável, que permita um controlo preciso do tratamento das células estaminais, é um fator essencial para o êxito do tratamento dos doentes. A Hielscher Ultrasonics oferece várias opções para um processo autólogo de separação por cavitação ultra-sónica para isolar e colher células estaminais e células precursoras endoteliais.
Sonicação direta para o isolamento de células estaminais
Para o processo de isolamento de células estaminais através da sonicação direta, o corno ultrassónico (sonotrodo, ponta ultra-sónica / sonda) é imerso no tecido adiposo. Através do sonotrodo, as ondas de ultra-sons são acopladas diretamente na gordura autóloga, de modo a que a cavitação ultra-sónica liberte as células estaminais e as células estromais do tecido residual. Sonicadores Hielscher UP200Ht e UP200St com o sonotrodo S26d14 são sistemas habitualmente utilizados para o tratamento autólogo de células estaminais. O isolamento da fração vascular estromal por sonicação direta é sobretudo adequado para utilização em instalações de sala limpa.
Sonicação indireta para o isolamento de células estaminais
Uma vez que as células estaminais são utilizadas para aplicações autólogas, a esterilidade do processo é muito importante. Por isso, a Hielscher desenvolveu várias opções de sonicação indireta, tais como GDmini2, VialTweeter e outros sistemas personalizados. Através da sonicação indireta, as ondas de ultra-sons são acopladas através da parede do recipiente ao tecido adiposo. A fração vascular estromal (SVF) é dissociada do tecido adiposo por cavitação ultra-sónica da mesma forma que durante a sonicação direta.
Um processo de sonicação indireta oferece a vantagem de processar as células num recipiente fechado sob condições livres de contaminação uma vez que o risco de contaminação cruzada através da inserção da corneta de ultra-sons (sonotrodo) é eliminado. O isolamento das células é efectuado num sistema fechado que assegura condições de processo estéreis.
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Os sonicadores digitais Hielscher podem ser controlados com precisão através de um ecrã tátil ou de um browser. Os procedimentos de sonicação podem ser pré-definidos através do menu intuitivo. Os dispositivos ultra-sônicos são equipados com uma gravação automática de dados (todos os dados do processo de sonicação são armazenados em um cartão SD integrado). A entrada de energia ultra-sónica pode ser ajustada exatamente ao protocolo de isolamento de células.
O sonicador VialTweeter é um homogeneizador estéril para uma preparação uniforme e rápida de amostras estéreis.
Literatura/Referências
- 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.
Fatos, vale a pena conhecer
O que são as células estaminais?
As células estaminais são células indiferenciadas de um organismo multicelular que têm a capacidade de produzir indefinidamente mais células do mesmo tipo. Caracterizam-se pelo potencial notável de se desenvolverem em muitos tipos diferentes de células do corpo durante o estado inicial de vida e crescimento. A caraterística mais distintiva das células estaminais é a sua capacidade de se renovarem por divisão celular e a sua capacidade de se transformarem em células específicas de tecidos ou órgãos com funções especiais. As células estaminais pluripotentes têm o potencial de se diferenciar em qualquer uma das três células germinativas: endoderme (revestimento interior do estômago, trato gastrointestinal, pulmões), mesoderme (músculo, osso, sangue, urogenital) ou ectoderme (tecidos epidérmicos e sistema nervoso).
Em alguns órgãos, como o intestino e a medula óssea, as células estaminais dividem-se regularmente para reparar e substituir tecidos desgastados ou danificados. Noutros órgãos, como o pâncreas e o coração, as células estaminais só se dividem em condições especiais.
As células estromais/estaminais mesenquimais (MSC), que oferecem um elevado potencial para múltiplas aplicações terapêuticas na medicina regenerativa e estética, encontram-se principalmente na medula óssea, mas também podem ser isoladas de outros tecidos (por exemplo, cartilagem, gordura, células musculares). As células estaminais mesenquimais são consideradas como células estaminais adultas prototípicas que se caracterizam pela sua capacidade de auto-renovação.
A investigação e os tratamentos com células estaminais são utilizados para cultivar tecidos e órgãos para fins de transplante (engenharia de tecidos). Outros campos médicos para a aplicação de células estaminais podem ser encontrados no tratamento de doenças cerebrais (por exemplo, doença de Parkinson e Alzheimer), terapia de deficiências celulares, doenças do sangue (por exemplo, leucemia), degeneração de articulações e cartilagens (por exemplo, osteoartrite), bem como tratamentos cosméticos (por exemplo, tratamentos anti-envelhecimento). Em geral, as células estaminais têm um tamanho de aproximadamente 15-25 microns de diâmetro.
células estaminais mesenquimais (MSC) são células estromais multipotentes, que têm a capacidade de se diferenciar numa variedade de tipos de células, incluindo osteoblastos (células ósseas), condrócitos (células de cartilagem), miócitos (células musculares) e adipócitos (células adiposas).
O que é a Fração Vascular Estromal (FVS)?
A Fração Vascular Estromal (FVS) é um componente do lipoaspirado que pode ser extraído por lipoaspiração do tecido adiposo do corpo humano. O lipoaspirado é constituído por uma mistura heterogénea de células e tem um elevado teor de células estaminais, conhecidas como células estaminais derivadas do tecido adiposo (ASC ou ADSC), que apresentam semelhanças com as células estaminais da medula óssea, como a sua capacidade de se diferenciarem em células de várias linhagens.
A população heterogénea da fração vascular estromal inclui células endoteliais, eritrócitos, fibroblastos, linfócitos, monócitos/macrófagos e pericitos, entre outros, bem como uma fração importante de células estaminais derivadas do tecido adiposo.
O que são as células estromais/estaminais derivadas do tecido adiposo (ASC)?
As células estromais/estaminais derivadas do tecido adiposo (ASC / ADSC) libertam níveis elevados de factores de crescimento bioactivos, como o fator de crescimento epidérmico (EGF), o fator de crescimento endotelial vascular (VEGF), o fator básico de crescimento dos fibroblastos (bFGF) o fator de crescimento dos queratinócitos (KGF), o fator de crescimento derivado das plaquetas (PDGF), o fator de crescimento dos hepatócitos (HGF), o fator de crescimento transformador beta (TGF-β), o fator de crescimento da insulina (IGF) e o fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF). As ACS não libertam apenas factores de crescimento, mas também segregam citocinas, incluindo o ligando da tirosina quinase 3 relacionada com fms (Flt-3), o fator estimulador de colónias de granulócitos (G-CSF), o fator estimulador de colónias de macrófagos de granulócitos (GM-CSF), fator estimulador de colónias de macrófagos (M-CSF), interleucina (IL), como IL-6, IL-7, IL-8, IL-11 e IL-12, fator inibidor da leucemia (LIF) e fator de necrose tumoral alfa (TNF-α).
Como são extraídas as células estaminais?
As células estaminais adultas autólogas de seres humanos podem ser extraídas das seguintes fontes
- Medula óssea, que requer extração por colheita, ou seja, perfuração do osso.
- Tecido adiposo (células lipídicas), que necessita de ser extraído por lipoaspiração.
- Sangue, que requer extração por aférese, em que o sangue do dador passa por um “diálise” máquina onde as células estaminais são extraídas, enquanto os outros componentes do sangue são devolvidos ao dador.