Ультразвуковая изоляция стволовых клеток
Ультразвуковая обработка является высокоэффективным механическим методом выделения стволовых клеток из жировой ткани человека. Ультразвуково изолированная стромальная васкулярная фракция (SVF) демонстрирует значительный регенеративный потенциал для применения в медицине. Hielscher Ultrasonics предлагает ряд вариантов прямой и непрямой ультразвуковой обработки для забора стволовых клеток. Найдите идеальный ультразвуковой аппарат для процесса выделения стволовых клеток!
Ультразвуковая изоляция стволовых клеток
Из тела человека извлеченная жировая ткань (с помощью липосакции) обрабатывается ультразвуком для удаления ткани из стволовых клеток и других клеток роста. Эта отделенная часть клеток известна как клетки стромально-васкулярной фракции (SVF).
Ультразвуковая методика выделения стволовых клеток из жировой ткани основана исключительно на принципе работы ультразвуковой кавитации, которая представляет собой чисто механический сдвиг. Эти кавитационные силы сдвига разрушают жировую ткань, так что стволовые клетки высвобождаются из структуры жировой ткани. Ультразвуковое выделение стволовых клеток является процедурой без использования ферментов, без использования коллагеназы, трипсина или диспазы.
Для разделения извлеченных стволовых клеток, мезенхимальных стволовых клеток, эндотелиальных предшественников и других типов ростовых клеток обработанную ультразвуком жировую ткань центрифугируют.
Отделенные стволовые клетки собираются и анализируются на предмет их качества, включая количество клеток, жизнеспособность, эндотоксин и окрашивание по Граму, прежде чем немедленно использовать их для аутологичной трансплантации или сохранять в криохранилище.
Почему стоит избегать ферментов?
Поскольку ферментативное расщепление для выделения стволовых клеток сопряжено с высокими затратами и возможными рисками для безопасности, а также с недостаточной эффективностью [Oberbauer et al. 2015], предпочтение отдается неферментативным методам выделения, таким как ультразвуковая кавитация. Этап ультразвуковой изоляции заменяет ферментативное расщепление путем механического отделения клеток и клеточных агрегатов от жировой ткани.
ГДмини2 на преобразователе UP200St-TD (200 Вт)
- Быстрый
- Эффективный
- воспроизводимый
- Безопасный
- Без ферментов
- Рентабельный
- Стерильные варианты
Стволовые клетки, полученные из жировой ткани
Выход стволовых клеток, полученных с помощью сониакции
Опубликован метод выделения стромально-васкулярной фракции с использованием ультразвуковой кавитации с выходом 1,67–2,24 × 107 клетки с жизнеспособностью 97,1–98,9% [Victor, S., 2014]. Выход клеток около 2–4 млн клеток/грамм жировой ткани был получен путем ультразвукового лизиса зрелых адипоцитов в диссоциированной жировой ткани [Bright et al., 2014].
Клетки, полученные ультразвуком, обладают одинаково высоким потенциалом адипогенной и остеогенной дифференцировки по сравнению со стандартным методом ферментативной изоляции [Oberbauer et al. 2015].
Ультразвуковые системы для выделения стволовых клеток
Для обеспечения максимальной безопасности и наилучшего качества ключевым фактором успешного лечения пациентов является надежное ультразвуковое оборудование, позволяющее точно контролировать обработку стволовыми клетками. Hielscher Ultrasonics предлагает различные варианты процесса аутологичного ультразвукового кавитационного разделения для выделения и сбора стволовых и эндотелиальных клеток-предшественников.
Прямая ультразвуковая обработка для выделения стволовых клеток
Для процесса выделения стволовых клеток с помощью прямой ультразвука ультразвуковой рупор (сонотрод, ультразвуковой наконечник? зонд) погружается в жировую ткань. Через сонотрод ультразвуковые волны соединяются непосредственно с аутологичным жиром, так что ультразвуковая кавитация высвобождает стволовые клетки и стромальные клетки из остаточной ткани. Ультразвуковые аппараты Хильшера УП200Хт и УП200Ст с сонотродом S26d14 обычно используются системы для лечения аутологичными стволовыми клетками. Выделение стромальной васкулярной фракции методом прямой ультразвука в большинстве случаев подходит для использования в чистых помещениях.
Непрямая ультразвуковая обработка для выделения стволовых клеток
Поскольку стволовые клетки используются для аутологичного применения, стерильность процесса очень важна. Поэтому Хильшер разработал несколько вариантов непрямой ультразвука, таких как ГДмини2, VialTweeter и другие кастомизированные системы. При непрямой обработке ультразвуком ультразвуковые волны связываются через стенку контейнера с жировой тканью. Стромально-васкулярная фракция (SVF) диссоциируется от жировой ткани с помощью ультразвуковой кавитации так же, как и при прямой ультразвуковой обработке.
Процесс непрямой ультразвуковой обработки дает преимущество в обработке клеток в закрытом сосуде под Условия без загрязнения Так как риск перекрестного загрязнения при введении ультразвукового рожка (сонотрода) исключен. Изоляция клеток проводится в закрытой системе, обеспечивающей стерильные условия процесса.
Узнайте больше о стерильных ультразвуковых аппаратах Hielscher!
Цифровыми ультразвуковыми аппаратами Hielscher можно точно управлять с помощью сенсорного дисплея или управления через браузер. Процедуры обработки ультразвуком можно предварительно настроить с помощью интуитивно понятного меню. Ультразвуковые аппараты оснащены функцией автоматической записи данных (все данные процесса ультразвуковой обработки хранятся на встроенной SD-карте). Потребляемая мощность ультразвука может быть точно отрегулирована в соответствии с протоколом изоляции клетки.
Ультразвуковой аппарат VialTweeter представляет собой стерильный гомогенизатор для равномерной и быстрой стерильной подготовки образцов.
Литература/Литература
- 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.
Факты, которые стоит знать
Что такое стволовые клетки?
Стволовые клетки – это недифференцированные клетки многоклеточного организма, которые обладают способностью производить неограниченное количество клеток одного и того же типа. Они характеризуются замечательным потенциалом к развитию различных типов клеток в организме на ранних этапах жизни и роста. Наиболее отличительной чертой стволовых клеток является их способность к самообновлению путем деления клеток и их способность превращаться в ткане- или органоспецифические клетки с особыми функциями. Плюрипотентные стволовые клетки обладают способностью дифференцироваться в любую из трех половых клеток: энтодерму (внутренняя оболочка желудка, желудочно-кишечный тракт, легкие), мезодерму (мышцы, кости, кровь, мочеполовые органы) или эктодерму (эпидермальные ткани и нервная система).
В некоторых органах, таких как кишечник и костный мозг, стволовые клетки регулярно делятся для восстановления и замены изношенных или поврежденных тканей. В других органах, таких как поджелудочная железа и сердце, стволовые клетки делятся только при определенных условиях.
Мезенхимальные стромальные/стволовые клетки (МСК), которые обладают большим потенциалом для разнообразного терапевтического применения в регенеративной и эстетической медицине, в основном находятся в костном мозге, но они могут быть выделены и из других тканей (например, хрящей, жиров, мышечных клеток). Мезенхимальные стволовые клетки рассматриваются как прототипы взрослых стволовых клеток, которые характеризуются способностью к самообновлению.
Исследования и лечение стволовыми клетками используются для культивирования тканей и органов в целях трансплантации (тканевая инженерия). Другие области медицины для применения стволовых клеток могут быть связаны с лечением заболеваний головного мозга (например, болезни Паркинсона и Альцгеймера), терапией клеточного дефицита, заболеваниями крови (например, лейкемией), дегенерацией суставов и хрящей (например, остеоартритом), а также косметическими процедурами (например, антивозрастными процедурами). Как правило, стволовые клетки имеют размер около 15-25 микрон в диаметре.
мезенхимальные стволовые клетки (МСК) – это мультипотентные стромальные клетки, которые обладают способностью дифференцироваться в различные типы клеток, включая остеобласты (костные клетки), хондроциты (хрящевые клетки), миоциты (мышечные клетки) и адипоциты (жировые клетки).
Что такое стромально-васкулярная фракция (SVF)?
Стромально-васкулярная фракция (SVF) является компонентом липоаспирата, который может быть экстрагирован с помощью липосакции из жировой ткани в организме человека. Липоаспират состоит из гетерогенной смеси клеток и имеет высокое содержание стволовых клеток, известных как стволовые клетки, полученные из жировой ткани (ASC или ADSC), которые демонстрируют сходство со стволовыми клетками костного мозга, такие как их способность дифференцироваться в мультилинейные клетки.
Гетерогенная популяция стромальной васкулярной фракции включает эндотелиальные клетки, эритроциты, фибробласты, лимфоциты, моноциты/макрофаги и перициты, а также важную фракцию стволовых клеток, полученных из жировой ткани.
Что такое стромальные/стволовые клетки, полученные из жировой ткани (ASC)?
Стромальные/стволовые клетки, полученные из жировой ткани (ASC? ADSC), высвобождают высокие уровни биоактивных факторов роста, таких как эпидермальный фактор роста (EGF), фактор роста эндотелия сосудов (VEGF), основной фактор роста фибробластов (bFGF), кератиноцитарный фактор роста (KGF), тромбоцитарный фактор роста (PDGF), фактор роста гепатоцитов (HGF), трансформирующий фактор роста-бета (TGF-β), инсулиновый фактор роста (IGF) и нейротрофический фактор мозга (BDNF). ACS не только высвобождает факторы роста, но и секретирует цитокины, в том числе лиганд тирозинкиназы 3 (Flt-3), гранулоцитарный колониестимулирующий фактор (G-CSF), гранулоцитарный макрофагально-колониестимулирующий фактор (GM-CSF), макрофагальный колониестимулирующий фактор (M-CSF), интерлейкин (IL), такой как IL-6, IL-7, IL-8, IL-11 и IL-12, фактор ингибирования лейкемии (LIF) и фактор некроза опухоли-альфа (TNF-α).
Как извлекаются стволовые клетки?
Аутологичные взрослые стволовые клетки человека могут быть экстрагированы из следующих источников:
- Костный мозг, который требует извлечения путем заготовки, то есть сверления в кость.
- Жировая ткань (липидные клетки), которая требует экстракции методом липосакции.
- Кровь, которая требует экстракции путем афереза, при котором кровь донора проходит через “диализ” аппарат, в котором стволовые клетки извлекаются, в то время как другие компоненты крови возвращаются обратно донору.