Izolarea celulelor stem cu ultrasunete
Sonicarea este o metodă mecanică foarte eficientă pentru izolarea celulelor stem din țesutul adipos uman. Fracția vasculară stromală (SVF) izolată cu ultrasunete demonstrează un potențial regenerativ semnificativ pentru aplicații medicale. Hielscher Ultrasonics oferă o gamă de opțiuni de sonicare directă și indirectă pentru recoltarea celulelor stem. Găsiți sonicatorul ideal pentru procesul dumneavoastră de izolare a celulelor stem!
Izolarea celulelor stem cu ultrasunete
Țesutul adipos extras din corpul uman (prin liposucție) este tratat prin ultrasonicare pentru a îndepărta țesutul de celulele stem și de alte celule de creștere. Această porțiune separată de celule este cunoscută sub denumirea de celule ale fracției vasculare stromale (SVF).
Tehnica de izolare cu ultrasunete a celulelor stem din țesutul adipos se bazează exclusiv pe principiul de funcționare al cavitației generate de ultrasunete, care reprezintă o forfecare pur mecanică. Aceste forțe de forfecare cavitaționale dezintegrează țesutul adipos, astfel încât celulele stem sunt eliberate din structura țesutului gras. Izolarea celulelor stem cu ultrasunete este o procedură fără enzime, care evită utilizarea colagenazei, a tripsinei sau a dispazei.
Pentru a separa celulele stem extrase, celulele stem mezenchimale, precursorii endoteliali și alte tipuri de celule de creștere, țesutul adipos sonicat este centrifugat.
Celulele stem separate sunt colectate și analizate din punctul de vedere al calității, inclusiv numărul de celule, viabilitatea, endotoxinele și colorația Gram, înainte de a fi utilizate imediat pentru transplant autolog sau de a fi păstrate prin crioconservare.
De ce să evitați enzimele?
Deoarece digestia enzimatică pentru izolarea celulelor stem este însoțită de costuri ridicate și de posibile riscuri de siguranță, precum și de o eficacitate insuficientă [Oberbauer et al. 2015], sunt preferate metodele de izolare non-enzimatice, precum cavitația ultrasonică. Etapa de izolare cu ultrasunete înlocuiește digestia enzimatică prin separarea mecanică a celulelor și a agregatelor celulare de țesutul adipos.
GDmini2 pe traductorul UP200St-TD (200 wați)
- Rapidă
- Eficientă
- Reproductibilă
- Sigură
- Fără enzime
- Rentabilă
- Opțiuni sterile
Celule stem derivate din țesutul adipos
Randamentul de celule stem obținut prin sonicare
Metoda publicată de izolare a fracției vasculare stromale folosind cavitația ultrasonică are un randament de 1,67–2,24 × 107 celule, cu o viabilitate de 97,1–98,9% [Victor, S., 2014]. Randamente de aproximativ 2–4 milioane de celule/gram de țesut adipos au fost obținute prin liza cu ultrasunete a adipocitelor mature din țesutul adipos disociat [Bright et al., 2014].
Celulele preparate cu ultrasunete posedă un potențial de diferențiere adipogenă și osteogenă la fel de ridicat, comparativ cu o metodă standard de izolare enzimatică [Oberbauer et al. 2015].
Sisteme cu ultrasunete pentru izolarea celulelor stem
Pentru a asigura cea mai înaltă siguranță și cea mai bună calitate, echipamentele cu ultrasunete fiabile, care permit un control precis asupra tratamentului cu celule stem, reprezintă un factor-cheie pentru tratamentul de succes al pacienților. Hielscher Ultrasonics oferă diverse opțiuni pentru un proces autolog de separare prin cavitație ultrasonică, destinat izolării și recoltării celulelor stem și a celulelor precursoare endoteliale.
Sonicarea directă pentru izolarea celulelor stem
În procesul de izolare a celulelor stem prin sonicare directă, sonotroda ultrasonică (sonotrodă, vârf / sondă ultrasonică) este imersată în țesutul adipos. Prin intermediul sonotrodei, undele ultrasonice sunt cuplate direct în grăsimea autologă, astfel încât cavitația ultrasonică eliberează celulele stem și celulele stromale din țesutul rezidual. Sonicatoarele Hielscher UP200Ht și UP200St cu sonotroda S26d14 sunt sisteme utilizate în mod obișnuit pentru tratamentul autolog cu celule stem. Izolarea fracției vasculare stromale prin sonicare directă este potrivită în principal pentru utilizarea în spații de tip cameră curată.
Sonicarea indirectă pentru izolarea celulelor stem
Deoarece celulele stem sunt utilizate pentru aplicații autologe, sterilitatea procesului este foarte importantă. Prin urmare, Hielscher a dezvoltat mai multe opțiuni de sonicare indirectă, precum GDmini2, VialTweeter și alte sisteme personalizate. Prin sonicare indirectă, undele ultrasonice sunt cuplate prin peretele recipientului în țesutul adipos. Fracția vasculară stromală (SVF) este disociată de țesutul adipos prin cavitație ultrasonică, la fel ca în cazul sonicării directe.
Un proces de sonicare indirectă oferă avantajul procesării celulelor într-un vas închis, în condiții lipsite de contaminare deoarece riscul de contaminare încrucișată prin introducerea sonotrodei ultrasonice (sonotrodă) este eliminat. Izolarea celulelor se realizează într-un sistem închis, care asigură condiții sterile de proces.
Aflați mai multe despre sonicatoarele sterile Hielscher!
Sonicatoarele digitale Hielscher pot fi controlate cu precizie prin intermediul ecranului tactil sau prin control din browser. Procedurile de sonicare pot fi presetate prin meniul intuitiv. Dispozitivele cu ultrasunete sunt echipate cu înregistrare automată a datelor (toate datele procesului de sonicare sunt stocate pe un card SD integrat). Puterea ultrasonică aplicată poate fi ajustată exact în funcție de protocolul de izolare a celulelor.
Sonicatorul VialTweeter este un omogenizator steril pentru prepararea sterilă uniformă și rapidă a probelor.
Literatură/Referințe
- 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.
Informații utile
Ce sunt celulele stem?
Celulele stem sunt celule nediferențiate ale unui organism pluricelular, care au capacitatea de a produce la nesfârșit mai multe celule de același tip. Ele se caracterizează prin potențialul remarcabil de a se dezvolta în multe tipuri diferite de celule din organism în stadiul timpuriu al vieții și al creșterii. Cea mai distinctivă trăsătură a celulelor stem este capacitatea lor de a se reînnoi prin diviziune celulară și capacitatea lor de a se transforma în celule specifice unor țesuturi sau organe, cu funcții speciale. Celulele stem pluripotente au potențialul de a se diferenția în oricare dintre cele trei celule germinale: endoderm (mucoasa internă a stomacului, tractul gastrointestinal, plămânii), mezoderm (mușchi, oase, sânge, aparatul urogenital) sau ectoderm (țesuturi epidermice și sistemul nervos).
În unele organe, cum ar fi intestinul și măduva osoasă, celulele stem se divid regulat pentru a repara și înlocui țesuturile uzate sau deteriorate. În alte organe, cum ar fi pancreasul și inima, celulele stem se divid numai în condiții speciale.
Celulele stromale/stem mezenchimale (MSC), care oferă un potențial ridicat pentru multiple aplicații terapeutice în medicina regenerativă și estetică, se găsesc în principal în măduva osoasă, dar pot fi izolate și din alte țesuturi (de ex. cartilaj, grăsime, celule musculare). Celulele stem mezenchimale sunt considerate celule stem adulte prototipice, caracterizate prin capacitatea lor de autoreînnoire.
Cercetarea și tratamentele cu celule stem sunt utilizate pentru cultivarea de țesuturi și organe în scopuri de transplant (ingineria tisulară). Alte domenii medicale de aplicare a celulelor stem se regăsesc în tratamentul bolilor cerebrale (de ex. boala Parkinson și boala Alzheimer), terapia deficitului celular, bolile sângelui (de ex. leucemia), degenerarea articulațiilor și a cartilajului (de ex. osteoartrita), precum și tratamentele cosmetice (de ex. tratamentele anti-îmbătrânire). În general, celulele stem au o dimensiune de aprox. 15–25 microni în diametru.
Celulele stem mezenchimale (MSC) sunt celule stromale multipotente, care au capacitatea de a se diferenția într-o varietate de tipuri de celule, inclusiv osteoblaste (celule osoase), condrocite (celule cartilaginoase), miocite (celule musculare) și adipocite (celule adipoase).
Ce este fracția vasculară stromală (SVF)?
Fracția vasculară stromală (SVF) este o componentă a lipoaspiratului, care poate fi extras prin liposucție din țesutul adipos al corpului uman. Lipoaspiratul constă într-un amestec heterogen de celule și are un conținut ridicat de celule stem, cunoscute drept celule stem derivate din țesutul adipos (ASC sau ADSC), care prezintă similitudini cu celulele stem din măduva osoasă, cum ar fi capacitatea lor de a se diferenția în celule din multiple linii celulare.
Populația heterogenă a fracției vasculare stromale include, printre altele, celule endoteliale, eritrocite, fibroblaste, limfocite, monocite/ macrofage și pericite, precum și o fracțiune importantă de celule stem derivate din țesutul adipos.
Ce sunt celulele stromale/stem derivate din țesutul adipos (ASC)?
Celulele stromale/stem derivate din țesutul adipos (ASC / ADSC) eliberează niveluri ridicate de factori de creștere bioactivi, cum ar fi factorul de creștere epidermal (EGF), factorul de creștere endotelial vascular (VEGF), factorul de creștere fibroblastic bazic (bFGF), factorul de creștere a keratinocitelor (KGF), factorul de creștere derivat din trombocite (PDGF), factorul de creștere a hepatocitelor (HGF), factorul de creștere transformant beta (TGF-β), factorul de creștere insulinic (IGF) și factorul neurotrofic derivat din creier (BDNF). ACS nu eliberează doar factori de creștere, ci secretă și citokine, inclusiv ligandul tirozin-kinazei 3 înrudite cu fms (Flt-3), factorul de stimulare a coloniilor de granulocite (G-CSF), factorul de stimulare a coloniilor de granulocite-macrofage (GM-CSF), factorul de stimulare a coloniilor de macrofage (M-CSF), interleukine (IL) precum IL-6, IL-7, IL-8, IL-11 și IL-12, factorul inhibitor al leucemiei (LIF) și factorul de necroză tumorală alfa (TNF-α).
Cum sunt extrase celulele stem?
Celulele stem adulte autologe de la oameni pot fi extrase din următoarele surse:
- Măduva osoasă, care necesită extracție prin recoltare, adică prin forarea osului.
- Țesutul adipos (celule lipidice), care necesită extracție prin liposucție.
- Sângele, care necesită extracție prin afereză, proces în care sângele donatorului trece printr-un aparat de „dializă”, unde celulele stem sunt extrase, în timp ce celelalte componente ale sângelui sunt returnate donatorului.