Ultrazvočna izolacija matičnih celic
Sonication je zelo učinkovita mehanska metoda za izolacijo matičnih celic iz človeškega maščobnega tkiva. Ultrazvočno izolirana stromalna vaskularna frakcija (SVF) kaže pomemben regenerativni potencial za medicinske aplikacije. Hielscher Ultrasonics ponuja vrsto neposrednih in posrednih možnosti ultrazvočne razbijanje za nabiranje matičnih celic. Poiščite idealen sonikator za vaš postopek izolacije matičnih celic!
Ultrazvočna izolacija matičnih celic
Iz človeškega telesa se ekstrahirano maščobno tkivo (z liposukcijo) obdela z ultrazvokom, da se tkivo odstrani iz matičnih celic in drugih rastnih celic. Ta ločeni del celic je znan kot celice stromalne vaskularne frakcije (SVF).
Tehnika ultrazvočne izolacije matičnih celic iz maščobnega tkiva temelji izključno na principu delovanja ultrazvočne kavitacije, ki je čisto mehansko striženje. Te kavitacijske strižne sile motijo maščobno tkivo, tako da se matične celice sproščajo iz strukture maščobnega tkiva. Ultrazvočna izolacija matičnih celic je postopek brez encimov, ki se izogiba uporabi kolagenaze, tripsina ali dispase.
Za ločevanje ekstrahiranih matičnih celic, mezenhimskih matičnih celic, endotelijskih predhodnih sestavin in drugih vrst rastnih celic se ultrazvočno maščobno tkivo centrifugira.
Ločene matične celice se zberejo in analizirajo glede njihove kakovosti, vključno s številom celic, sposobnostjo preživetja, endotoksinom in obarvanjem po gramu, preden se takoj uporabijo za avtologno presaditev ali pa se shranijo v krio-skladišču.
Zakaj se izogibati encimom?
Ker encimsko prebavo za izolacijo matičnih celic spremljajo visoki stroški in možna varnostna tveganja ter pomanjkanje učinkovitosti [Oberbauer et al. 2015], so zaželene metode neencimske izolacije, kot je ultrazvočna kavitacija. Korak ultrazvočne izolacije nadomešča encimsko prebavo z mehanskim ločevanjem celic in celičnih agregatov iz maščobnega tkiva.
GDmini2 pri pretvorniku UP200St-TD (200 vatov)
- Hiter
- Učinkovito
- Ponovljivo
- Varen
- Brez encimov
- Gospodarne
- Sterilne možnosti
Matične celice, pridobljene iz maščobe
Donos matičnih celic, pridobljen s soničnim delovanjem
Objavljena metoda izolacije stromalne vaskularne frakcije z uporabo ultrazvočnega kavitacijskega donosa v 1,67–2,24 × 107 celice z viabilnostjo 97,1–98,9% [Victor, S., 2014]. Donos celic približno 2–4 milijone celic / gram maščobnega tkiva je bil pridobljen z ultrazvočno lizo zrelih adipocitov v disociiranem maščobnem tkivu [Bright et al., 2014].
Ultrazvočno pripravljene celice imajo enako visok adipogeni in osteogeni diferenciacijski potencial v primerjavi s standardno metodo encimske izolacije [Oberbauer et al. 2015].
Ultrazvočni sistemi za izolacijo matičnih celic
Da bi zagotovili najvišjo varnost in najboljšo kakovost, je zanesljiva ultrazvočna oprema, ki omogoča natančen nadzor nad zdravljenjem z matičnimi celicami, ključni dejavnik za uspešno zdravljenje bolnikov. Hielscher Ultrasonics ponuja različne možnosti za avtologni postopek ultrazvočne kavitacije za izolacijo in žetev matičnih in endotelijskih predhodnikov.
Neposredna ultrazvočna razbijanje za izolacijo matičnih celic
Za postopek izolacije matičnih celic z neposredno ultrazvočno razbijanjem se ultrazvočni rog (sonotrode, ultrazvočna konica / sonda) potopi v maščobno tkivo. Preko sonotrode se ultrazvočni valovi povežejo neposredno v avtologno maščobo, tako da ultrazvočna kavitacija sprosti matične celice in stromalne celice iz preostalega tkiva. Hielscher sonicatorji UP200Ht in UP200St s sonotrodo S26d14 so pogosto uporabljeni sistemi za zdravljenje z avtolognimi matičnimi celicami. Izolacija stromalne vaskularne frakcije z neposredno ultrazvočno razbijanjem je večinoma primerna za uporabo v čistih prostorih.
Posredno ultrazvočno razbijanje za izolacijo matičnih celic
Ker se matične celice uporabljajo za avtologne aplikacije, je sterilnost procesa zelo pomembna. Zato je Hielscher razvil več možnosti posrednega ultrazvočnega razbijanja, kot so GDmini2, VialTweeter in drugi prilagojeni sistemi. S posrednim ultrazvočnim razbijanjem se ultrazvočni valovi povežejo skozi stensko posodo v maščobno tkivo. Stromalna vaskularna frakcija (SVF) se loči od maščobnega tkiva z ultrazvočno kavitacijo enako kot pri neposredni ultrazvočni obdelavi.
Posredni postopek ultrazvočnega razbijanja ponuja prednost obdelave celic v zaprti posodi pod Pogoji brez kontaminacije Ker je tveganje navzkrižne kontaminacije z vstavitvijo ultrazvočnega roga (Sonotrod) odpravljeno. Izolacija celic se izvaja v zaprtem sistemu, ki zagotavlja sterilne procesne pogoje.
Preberite več o Hielscher Sterile Sonicators!
Hielscher digitalne zvočnike je mogoče natančno upravljati prek zaslona na dotik ali nadzora brskalnika. Postopke ultrazvočnega razbijanja lahko vnaprej nastavite prek intuitivnega menija. Ultrazvočne naprave so opremljene z avtomatskim snemanjem podatkov (vsi podatki o procesu ultrazvočnega razbijanja so shranjeni na integrirani kartici SD). Ultrazvočni vhod moči se lahko natančno prilagodi protokolu izolacije celic.
Sonikator VialTweeter je sterilni homogenizator za enakomerno in hitro pripravo sterilnega vzorca.
Literatura/Reference
- 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.
Dejstva, ki jih je vredno vedeti
Kaj so matične celice?
Matične celice so nediferencirane celice večceličnega organizma, ki lahko proizvajajo neomejeno več celic istega tipa. Za njih je značilen izjemen potencial, da se razvijejo v veliko različnih vrst celic v telesu v zgodnjem življenjskem stanju in rasti. Najbolj prepoznavna značilnost matičnih celic je njihova sposobnost, da se obnavljajo z delitvijo celic in njihova sposobnost, da se spremenijo v tkivno ali organsko specifične celice s posebnimi funkcijami. Pluripotentne matične celice se lahko diferencirajo v katero koli od treh zarodnih celic: endodermo (notranja želodčna sluznica, prebavila, pljuča), mezodermo (mišice, kosti, kri, urogenitalno) ali ektodermo (epidermalna tkiva in živčni sistem).
V nekaterih organih, kot so črevesje in kostni mozeg, se matične celice redno delijo, da popravijo in nadomestijo obrabljena ali poškodovana tkiva. V drugih organih, kot sta trebušna slinavka in srce, se matične celice delijo le pod posebnimi pogoji.
Mezenhimske stromalne/matične celice (MSC), ki ponujajo velik potencial za raznoliko terapevtsko uporabo v regenerativni in estetični medicini, najdemo predvsem v kostnem mozgu, vendar jih je mogoče izolirati tudi iz drugih tkiv (npr. hrustanca, maščobe, mišičnih celic). Mezenhimske matične celice se štejejo za prototipne odrasle matične celice, za katere je značilna njihova sposobnost samoobnavljanja.
Raziskovanje in zdravljenje matičnih celic se uporablja za gojenje tkiv in organov za namene presajanja (tkivni inženiring). Druga medicinska področja za uporabo matičnih celic je mogoče najti pri zdravljenju možganskih bolezni (npr. Parkinsonova in Alzheimerjeva bolezen), zdravljenju pomanjkanja celic, boleznih krvi (npr. levkemija), degeneraciji sklepov in hrustanca (npr. osteoartritis) ter kozmetičnih zdravljenjih (npr. Zdravljenje proti staranju). Na splošno imajo matične celice velikost približno 15-25 mikronov v premeru.
mezenhimske matične celice (MSC) so multipotentne stromalne celice, ki se lahko diferencirajo v različne vrste celic, vključno z osteoblasti (kostne celice), hondrociti (hrustančne celice), miociti (mišične celice) in adipociti (maščobne celice).
Kaj je stromalna vaskularna frakcija (SVF)?
Stromalna vaskularna frakcija (SVF) je sestavina lipoaspirata, ki jo lahko ekstrahiramo z liposukcijo iz maščobnega tkiva v človeškem telesu. Lipoaspirat je sestavljen iz heterogene mešanice celic in ima visoko vsebnost matičnih celic, znanih kot maščobne matične celice (ASC ali ADSC), ki kažejo podobnosti z matičnimi celicami kostnega mozga, kot je njihova sposobnost diferenciacije v večlinijske celice.
Heterogena populacija stromalne vaskularne frakcije med drugim vključuje endotelijske celice, eritrocite, fibroblaste, limfocite, monocite / makrofage in pericite, pa tudi pomemben delež matičnih celic, pridobljenih iz maščobe.
Kaj so stromalne / matične celice, pridobljene iz maščobe (ASC)?
Maščobne stromalne / matične celice (ASC / ADSC) sproščajo visoke ravni bioaktivnih rastnih faktorjev, kot so epidermalni rastni faktor (EGF), vaskularni endotelijski rastni faktor (VEGF), osnovni rastni faktor fibroblastov (bFGF), rastni faktor keratinocitov (KGF), rastni faktor trombocitov (PDGF), rastni faktor hepatocitov (HGF), transformacijski rastni faktor-beta (TGF-β), rastni faktor insulina (IGF) in možganski nevrotrofni faktor (BDNF). ACS ne sprošča samo rastnih faktorjev, temveč izloča tudi citokine, vključno z ligandom tirozin kinaze 3 (Flt-3), faktorjem stimulacije kolonij granulocitov (G-CSF), faktorjem stimulacije kolonij granulocitov (GM-CSF), stimulacijskim faktorjem kolonij makrofagov (M-CSF), interlevkinom (IL), kot so IL-6, IL-7, IL-8, IL-11 in IL-12, zaviralnim faktorjem levkemije (LIF) in faktorjem nekroze tumorjev-alfa (TNF-α).
Kako se ekstrahirajo matične celice?
Avtologne odrasle matične celice iz ljudi je mogoče pridobiti iz naslednjih virov:
- Kostni mozeg, ki zahteva ekstrakcijo z žetvijo, to je vrtanje v kost.
- Maščobno tkivo (lipidne celice), ki zahteva ekstrakcijo z liposukcijo.
- Kri, ki zahteva ekstrakcijo z aferezo, pri čemer kri darovalca prehaja skozi “dializa” stroj, kjer se matične celice odvzamejo, medtem ko se druge komponente krvi vrnejo nazaj darovalcu.