Ultrazvočna izolacija matičnih celic
Sonikacija je zelo učinkovita mehanska metoda za izolacijo matičnih celic iz človeškega maščobnega tkiva. Ultrazvočno izolirana stromalna vaskularna frakcija (SVF) izkazuje znaten regenerativni potencial za medicinske uporabe. Hielscher Ultrasonics ponuja vrsto možnosti neposredne in posredne sonikacije za pridobivanje matičnih celic. Poiščite idealen sonikator za svoj postopek izolacije matičnih celic!
Ultrazvočna izolacija matičnih celic
Maščobno tkivo, odvzeto iz človeškega telesa (z liposukcijo), se obdela z ultrazvokom, da se tkivo odstrani z matičnih celic in drugih celic, ki sodelujejo pri rasti. Ta ločeni delež celic je znan kot celice stromalne vaskularne frakcije (SVF).
Tehnika ultrazvočne izolacije matičnih celic iz maščobnega tkiva temelji izključno na načelu delovanja kavitacije, ki jo povzroča ultrazvok in pri kateri gre za povsem mehanski strig. Te kavitacijske strižne sile razgradijo maščobno tkivo, tako da se matične celice sprostijo iz njegove strukture. Ultrazvočna izolacija matičnih celic je postopek brez encimov, pri katerem se izognemo uporabi kolagenaze, tripsina ali dispaze.
Za ločevanje pridobljenih matičnih celic, mezenhimskih matičnih celic, endotelijskih predhodniških celic in drugih vrst celic, ki sodelujejo pri rasti, se sonikirano maščobno tkivo centrifugira.
Ločene matične celice se zberejo in analizira se njihova kakovost, vključno s številom celic, viabilnostjo, endotoksinom in barvanjem po Gramu, preden se takoj uporabijo za avtologno presaditev ali shranijo v kriogeno hrambo.
Zakaj se izogibati encimom?
Ker encimsko razgrajevanje za izolacijo matičnih celic spremljajo visoki stroški in morebitna varnostna tveganja ter nezadostna učinkovitost [Oberbauer et al. 2015], imajo prednost neencimske metode izolacije, kot je ultrazvočna kavitacija. Korak ultrazvočne izolacije nadomesti encimsko razgrajevanje z mehanskim ločevanjem celic in celičnih agregatov od maščobnega tkiva.
GDmini2 na pretvorniku UP200St-TD (200 vatov)
- Hitra
- Učinkovita
- Ponovljiva
- Varna
- Brez encimov
- Stroškovno učinkovita
- Sterilne možnosti
Matične celice iz maščobnega tkiva
Izplen matičnih celic, pridobljenih s sonikacijo
Objavljena metoda izolacije stromalne vaskularne frakcije z ultrazvočno kavitacijo daje izplen 1,67–2,24 × 107 celic z viabilnostjo 97,1–98,9% [Victor, S., 2014]. Z ultrazvočno lizo zrelih adipocitov v disociiranem maščobnem tkivu je bil dosežen izplen približno 2–4 milijonov celic/gram maščobnega tkiva [Bright et al., 2014].
Ultrazvočno pripravljene celice imajo enako visok potencial za adipogeno in osteogeno diferenciacijo kot celice, pripravljene s standardno encimsko metodo izolacije [Oberbauer et al. 2015].
Ultrazvočni sistemi za izolacijo matičnih celic
Za zagotavljanje najvišje varnosti in najboljše kakovosti je zanesljiva ultrazvočna oprema, ki omogoča natančen nadzor nad obdelavo matičnih celic, ključni dejavnik uspešnega zdravljenja bolnikov. Hielscher Ultrasonics ponuja različne možnosti avtolognega postopka ločevanja z ultrazvočno kavitacijo za izolacijo in pridobivanje matičnih ter endotelijskih predhodniških celic.
Neposredna sonikacija za izolacijo matičnih celic
Pri postopku izolacije matičnih celic z neposredno sonikacijo se ultrazvočni rog (sonotroda, ultrazvočna konica / sonda) potopi v maščobno tkivo. Prek sonotrode se ultrazvočni valovi neposredno sklopijo v avtologno maščobo, tako da ultrazvočna kavitacija sprosti matične in stromalne celice iz preostalega tkiva. Sonikatorja Hielscher UP200Ht in UP200St s sonotrodo S26d14 sta pogosto uporabljena sistema za obdelavo avtolognih matičnih celic. Izolacija stromalne vaskularne frakcije z neposredno sonikacijo je večinoma primerna za uporabo v čistih prostorih.
Posredna sonikacija za izolacijo matičnih celic
Ker se matične celice uporabljajo za avtologne namene, je sterilnost postopka zelo pomembna. Zato je Hielscher razvil več možnosti posredne sonikacije, kot so GDmini2, VialTweeter in drugi prilagojeni sistemi. Pri posredni sonikaciji se ultrazvočni valovi skozi steno posode sklopijo v maščobno tkivo. Stromalna vaskularna frakcija (SVF) se z ultrazvočno kavitacijo loči od maščobnega tkiva enako kot pri neposredni sonikaciji.
Postopek posredne sonikacije omogoča obdelavo celic v zaprti posodi v pogojih brez kontaminacije , saj je tveganje navzkrižne kontaminacije zaradi vstavljanja ultrazvočnega roga (sonotrode) odpravljeno. Izolacija celic poteka v zaprtem sistemu, ki zagotavlja sterilne pogoje postopka.
Preberite več o sterilnih sonikatorjih Hielscher!
Digitalne sonikatorje Hielscher je mogoče natančno upravljati prek zaslona na dotik ali brskalnika. Postopke sonikacije je mogoče vnaprej nastaviti prek intuitivnega menija. Ultrazvočne naprave so opremljene s samodejnim beleženjem podatkov (vsi podatki o postopku sonikacije se shranjujejo na vgrajeno kartico SD). Vnos ultrazvočne moči je mogoče natančno prilagoditi protokolu izolacije celic.
Sonikator VialTweeter je sterilen homogenizator za enakomerno in hitro sterilno pripravo vzorcev.
Literatura/viri
- 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.
Koristna dejstva
Kaj so matične celice?
Matične celice so nediferencirane celice večceličnega organizma, ki lahko neomejeno tvorijo nove celice iste vrste. Zanje je značilen izjemen potencial, da se v zgodnjem obdobju življenja in rasti razvijejo v številne različne vrste celic v telesu. Najbolj značilni lastnosti matičnih celic sta sposobnost samoobnavljanja s celično delitvijo in sposobnost preoblikovanja v celice, specifične za posamezno tkivo ali organ, s posebnimi funkcijami. Pluripotentne matične celice imajo potencial za diferenciacijo v katero koli od treh zarodnih celic: endoderm (notranja sluznica želodca, prebavila, pljuča), mezoderm (mišice, kosti, kri, urogenitalni sistem) ali ektoderm (epidermalna tkiva in živčevje).
V nekaterih organih, kot sta črevo in kostni mozeg, se matične celice redno delijo, da popravljajo in nadomeščajo izrabljena ali poškodovana tkiva. V drugih organih, kot sta trebušna slinavka in srce, se matične celice delijo samo v posebnih pogojih.
Mezenhimske stromalne/matične celice (MSC), ki imajo velik potencial za številne terapevtske uporabe v regenerativni in estetski medicini, najdemo predvsem v kostnem mozgu, vendar jih je mogoče izolirati tudi iz drugih tkiv (npr. hrustanca, maščobe, mišičnih celic). Mezenhimske matične celice veljajo za prototipne odrasle matične celice, za katere je značilna sposobnost samoobnavljanja.
Raziskave in zdravljenja z matičnimi celicami se uporabljajo za gojenje tkiv in organov za presaditve (tkivno inženirstvo). Druga medicinska področja uporabe matičnih celic vključujejo zdravljenje možganskih bolezni (npr. Parkinsonove in Alzheimerjeve bolezni), zdravljenje pomanjkanja celic, krvnih bolezni (npr. levkemije), degeneracije sklepov in hrustanca (npr. osteoartroze) ter kozmetične tretmaje (npr. tretmaje proti staranju). Matične celice imajo na splošno premer približno 15–25 mikrometrov.
Mezenhimske matične celice (MSC) so multipotentne stromalne celice, ki se lahko diferencirajo v različne vrste celic, vključno z osteoblasti (kostnimi celicami), hondrociti (hrustančnimi celicami), miociti (mišičnimi celicami) in adipociti (maščobnimi celicami).
Kaj je stromalna vaskularna frakcija (SVF)?
Stromalna vaskularna frakcija (SVF) je sestavina lipoaspirata, ki ga je mogoče z liposukcijo pridobiti iz maščobnega tkiva v človeškem telesu. Lipoaspirat sestavlja heterogena mešanica celic in vsebuje veliko matičnih celic, znanih kot matične celice iz maščobnega tkiva (ASC ali ADSC), ki so podobne matičnim celicam kostnega mozga, na primer po sposobnosti diferenciacije v celice različnih celičnih linij.
Heterogena populacija stromalne vaskularne frakcije med drugim vključuje endotelijske celice, eritrocite, fibroblaste, limfocite, monocite/ makrofage in pericite ter pomemben delež matičnih celic iz maščobnega tkiva.
Kaj so stromalne/matične celice iz maščobnega tkiva (ASC)?
Stromalne/matične celice iz maščobnega tkiva (ASC / ADSC) sproščajo velike količine bioaktivnih rastnih dejavnikov, kot so epidermalni rastni dejavnik (EGF), žilni endotelijski rastni dejavnik (VEGF), bazični fibroblastni rastni dejavnik (bFGF), keratinocitni rastni dejavnik (KGF), rastni dejavnik iz trombocitov (PDGF), hepatocitni rastni dejavnik (HGF), transformirajoči rastni dejavnik beta (TGF-β), inzulinski rastni dejavnik (IGF) in možganski nevrotrofični dejavnik (BDNF). ACS poleg rastnih dejavnikov izločajo tudi citokine, vključno z ligandom s fms povezane tirozin kinaze 3 (Flt-3), dejavnikom, ki spodbuja nastajanje granulocitnih kolonij (G-CSF), dejavnikom, ki spodbuja nastajanje granulocitnih in makrofagnih kolonij (GM-CSF), dejavnikom, ki spodbuja nastajanje makrofagnih kolonij (M-CSF), interlevkini (IL), kot so IL-6, IL-7, IL-8, IL-11 in IL-12, dejavnikom, ki zavira levkemijo (LIF), in dejavnikom tumorske nekroze alfa (TNF-α).
Kako pridobivamo matične celice?
Avtologne odrasle matične celice pri ljudeh je mogoče pridobiti iz naslednjih virov:
- Kostnega mozga, pri katerem je potreben odvzem z vrtanjem v kost.
- Maščobnega tkiva (lipidnih celic), pri katerem je potreben odvzem z liposukcijo.
- Krvi, pri kateri je potreben odvzem z aferezo, pri kateri kri darovalca prehaja skozi »dializni« aparat, kjer se odvzamejo matične celice, druge sestavine krvi pa se vrnejo darovalcu.