Izolarea cu ultrasunete a celulelor stem
Sonicarea este o metodă mecanică extrem de eficientă pentru izolarea celulelor stem din țesutul adipos uman. Fracția vasculară stromală izolată cu ultrasunete (SVF) demonstrează un potențial regenerativ semnificativ pentru aplicații medicale. Hielscher Ultrasonics oferă o gamă largă de opțiuni de sonicare directă și indirectă pentru recoltarea celulelor stem. Găsiți sonicatorul ideal pentru procesul de izolare a celulelor stem!
Izolarea cu ultrasunete a celulelor stem
Din corpul uman țesut adipos extras (prin liposucție) este tratat prin ultrasonication pentru a elimina țesutul din celulele stem și alte celule de creștere. Această porțiune separată a celulelor este cunoscută sub numele de celule fracționale vasculare stromale (SVF).
Tehnica de izolare cu ultrasunete a celulelor stem din țesutul adipos se bazează exclusiv pe principiul de funcționare al cavitației derivate din ultrasunete, care este forfecare pur mecanică. Aceste forțe de forfecare cavitaționale perturbă țesutul adipos, astfel încât celulele stem sunt eliberate din structura țesutului adipos. Izolarea celulelor stem cu ultrasunete este o procedură fără enzime, evitând utilizarea colagenazei, tripsinei sau dispasei.
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 pentru calitatea lor, inclusiv numărul de celule, viabilitatea, endotoxina și pata gram înainte de a fi utilizate imediat pentru transplant autolog sau sunt conservate în crio-depozitare.
De ce să evităm enzimele?
Deoarece digestia enzimatică pentru izolarea celulelor stem este însoțită de costuri ridicate și posibile riscuri de siguranță, precum și de lipsa eficacității [Oberbauer et al. 2015], sunt preferate metodele de izolare non-enzimatică, ar fi cavitația cu ultrasunete. Pasul de izolare cu ultrasunete înlocuiește digestia enzimatică prin separarea mecanică a celulelor și agregatelor celulare de țesutul adipos.
GDmini2 la UP200St-TD Traductor (200 wați)
- Repede
- Eficient
- Reproductibile
- Seif
- Fără enzime
- Rentabile
- Opțiuni sterile
Celule stem derivate din grăsime
Randamentul de celule stem obținut prin soniaction
Metoda publicată de izolare a fracției vasculare stromale folosind randamentul cavitației cu ultrasunete în 1,67–2,24 × 107 celule cu o viabilitate de 97,1-98,9% [Victor, S., 2014]. Randamentele celulare de aproximativ 2-4 milioane de celule / gram țesut adipos au fost obținute prin liza cu ultrasunete a adipocitelor mature în țesutul adipos disociat [Bright et al., 2014].
Celulele preparate ultrasonically posedă un potențial de diferențiere adipogenic și osteogenic 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, echipamente cu ultrasunete fiabile, care permit un control precis asupra tratamentului cu celule stem, este un factor cheie pentru un tratament de succes al pacienților. Hielscher Ultrasonics oferă diverse opțiuni pentru un proces autolog de separare cavitație cu ultrasunete pentru a izola și recolta tulpina și celulele precursoare endoteliale.
Sonicare directă pentru izolarea celulelor stem
Pentru procesul de izolare a celulelor stem prin sonicare directă, cornul cu ultrasunete (sonotrod, vârf / sondă cu ultrasunete) este scufundat în țesutul adipos. Prin intermediul sonotrodului, undele cu ultrasunete sunt cuplate direct în grăsimea autologă, astfel încât cavitația cu ultrasunete eliberează celulele stem și celulele stromale din țesutul rezidual. Sonicatoare Hielscher UP200Ht și UP200St cu sonotrod S26d14 sunt sisteme utilizate în mod obișnuit pentru tratamentul cu celule stem autologe. Izolarea fracției vasculare stromale prin sonicare directă este potrivită în cea mai mare parte pentru utilizarea în camere curate.
Sonicare 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, cum ar fi GDmini2, VialTweeter și alte sisteme personalizate. Prin sonicare indirectă, undele cu ultrasunete sunt cuplate prin recipientul de perete în țesutul adipos. Fracțiunea vasculară stromală (SVF) este disociată de țesutul adipos prin cavitație cu ultrasunete, la fel ca în timpul sonicare directă.
Un proces de sonicare indirectă oferă avantajul de a procesa celulele într-un vas închis sub condiții fără contaminare Deoarece riscul de contaminare încrucișată prin introducerea cornului cu ultrasunete (sonotrode) este eliminat. Izolarea celulelor se realizează într-un sistem închis, asigurând condiții sterile de proces.
Citiți mai multe despre Sonicatoare sterile Hielscher!
Sonicatoarele digitale Hielscher pot fi controlate cu precizie prin intermediul ecranului tactil sau al controlului prin browser. Procedurile de sonicare pot fi prestabilite prin intermediul meniului intuitiv. Dispozitivele cu ultrasunete sunt echipate cu o înregistrare automată a datelor (toate datele procesului de sonicare sunt stocate pe un card SD integrat). Intrarea de putere cu ultrasunete poate fi ajustată exact la protocolul de izolare a celulei.
Sonicatorul VialTweeter este un omogenizator steril pentru prepararea uniformă și rapidă a probelor sterile.
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.
Fapte care merită știute
Ce sunt celulele stem?
Celulele stem sunt celule nediferențiate ale unui organism multicelular care au capacitatea de a produce la nesfârșit mai multe celule de același tip. Acestea se caracterizează prin potențialul remarcabil de a se dezvolta în multe tipuri diferite de celule din organism în timpul stării timpurii de viață și creștere. Trăsătura cea mai distinctivă a celulelor stem este capacitatea lor de a se reînnoi prin diviziunea celulară și capacitatea lor de a se transforma în celule specifice țesuturilor sau organelor cu funcții speciale. Celulele stem pluripotente au potențialul de a se diferenția în oricare dintre cele trei celule germinale: endoderm (mucoasa interioară a stomacului, tractul gastro-intestinal, plămânii), mezodermul (mușchi, oase, sânge, urogenital) sau ectoderm (țesuturile epidermice și sistemul nervos).
În unele organe, cum ar fi intestinul și măduva osoasă, celulele stem se divid în mod 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 aplicații terapeutice multiple în medicina regenerativă și estetică, se găsesc în principal în măduva osoasă, dar pot fi izolate și din alte țesuturi (de exemplu, cartilaj, grăsime, celule musculare). Celulele stem mezenchimale sunt considerate prototipuri ale celulelor stem adulte care se caracterizează prin capacitatea lor de auto-reînnoire.
Cercetarea și tratamentele cu celule stem sunt utilizate pentru a cultiva țesuturi și organe în scopuri de transplant (inginerie tisulară). Alte domenii medicale pentru aplicarea celulelor stem pot fi găsite în tratamentul bolilor cerebrale (de exemplu, boala Parkinson și Alzheimer), terapia deficitului celular, bolile de sânge (de exemplu, leucemia), degenerarea articulațiilor și cartilajului (de exemplu, osteoartrita), precum și tratamentele cosmetice (de exemplu, tratamentele anti-îmbătrânire). În general, celulele stem au o dimensiune de aproximativ 15-25 microni în diametru.
celule 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 grase).
Ce este fracția vasculară stromală (SVF)?
Fracția vasculară stromală (SVF) este o componentă a lipoaspiratului care poate fi extrasă prin liposucție din țesutul adipos din corpul uman. Lipoaspiratul constă dintr-un amestec eterogen de celule și are un conținut ridicat de celule stem, cunoscute sub numele de celule stem derivate din adipoză (ASC sau ADSC), care prezintă asemănări cu celulele stem din măduva osoasă, cum ar fi capacitatea lor de a se diferenția în celule multilineage.
Populația eterogenă a fracției vasculare stromale include celule endoteliale, eritrocite, fibroblaste, limfocite, monocite/macrofage și pericite, printre altele, precum și o fracțiune importantă de celule stem derivate din stratul adipos.
Ce sunt celulele stromale/stem derivate din adipoase (ASC)?
Celulele stromale / stem derivate din grăsime (ASC / ADSC) eliberează niveluri ridicate de factori de creștere bioactivi, cum ar fi factorul de creștere epidermică (EGF), factorul de creștere endotelial vascular (VEGF), factorul de creștere a fibroblastelor de bază (bFGF), factorul de creștere a keratinocitelor (KGF), factorul de creștere derivat din trombocite (PDGF), factorul de creștere a hepatocitelor (HGF), factorul de creștere transformator-beta (TGF-β), factorul de creștere a insulinei (IGF) și factorul neurotrofic derivat din creier (BDNF). ACS nu numai că eliberează factori de creștere, ci secretă și citokine, inclusiv ligandul tirozin kinazei 3 (Flt-3) legat de fms, factorul de stimulare a coloniilor de granulocite (G-CSF), factorul de stimulare a coloniilor de macrofage granulocite (GM-CSF), factorul de stimulare a coloniilor de macrofage (M-CSF), interleukina (IL), cum ar fi 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 provenite de la oameni pot fi extrase din următoarele surse:
- Măduva osoasă, care necesită extracție prin recoltare, adică forarea în os.
- Țesut adipos (celule lipidice), care necesită extracție prin liposucție.
- Sânge, care necesită extracție prin afereză, în care sângele de la donator trece printr-un “Dializă” mașină în care celulele stem sunt extrase în timp ce celelalte componente sanguine sunt returnate donatorului.