Ultraljud stamcellsisolering
Ultraljudsbehandling är en mycket effektiv mekanisk metod för att isolera stamceller från mänsklig fettvävnad. Den ultraljudsisolerade stromala vaskulära fraktionen (SVF) visar betydande regenerativ potential för medicinska tillämpningar. Hielscher Ultrasonics ger en rad direkta och indirekta ultraljudsbehandling alternativ för stamcellsskörd. Hitta den perfekta ultraljudsapparaten för din stamcellsisoleringsprocess!
Ultraljudsisolering av stamceller
Från människokroppen extraheras fettvävnad (via fettsugning) behandlas med ultraljud för att avlägsna vävnaden från stamcellerna och andra tillväxtceller. Denna separerade del av cellerna är känd som stromala vaskulära fraktionsceller (SVF).
Ultraljudsisoleringstekniken för stamceller från fettvävnad är enbart baserad på arbetsprincipen för ultraljudshärledd kavitation, som är rent mekanisk skjuvning. Dessa kavitationella skjuvkrafter stör fettvävnaden, så att stamcellerna frigörs från fettvävnadens struktur. Ultraljud stamcellsisolering är en enzymfri procedur som undviker användning av kollagenas, trypsin eller dispase.
För att separera de extraherade stamcellerna, mesenkymala stamceller, endotelprekursorer och andra tillväxtcelltyper, centrifugeras den sonikerade fettvävnaden.
De separerade stamcellerna samlas in och analyseras med avseende på deras kvalitet, inklusive cellantal, viabilitet, endotoxin och gramfärgning, innan de används omedelbart för autolog transplantation eller bevaras i kryoförvaring.
Varför undvika enzymer?
Eftersom den enzymatiska nedbrytningen för stamcellsisolering åtföljs av höga kostnader och möjliga säkerhetsrisker samt bristande effektivitet [Oberbauer et al. 2015], är icke-enzymatiska isoleringsmetoder såsom ultraljudskavitation att föredra. Ultraljudsisoleringssteget ersätter den enzymatiska nedbrytningen genom att separera cellerna och cellaggregaten mekaniskt från fettvävnaden.

GDmini2 vid UP200St-TD-givare (200 watt)
- Snabb
- Effektiv
- Reproducerbara
- Säker
- Fri från enzymer
- Kostnadseffektiv
- Sterila alternativ
Stamcellsutbyte erhållet genom Soniaction
Publicerad metod för isolering av stromal vaskulär fraktion med ultraljudskavitationsutbyte i 1,67–2,24 × 107 celler med en livskraft på 97,1–98,9 % [Victor, S., 2014]. Cellutbyten på cirka 2–4 miljoner celler/gram fettvävnad erhölls genom ultraljudslys av mogna fettceller i dissocierad fettvävnad [Bright et al., 2014].
Ultraljudspreparerade celler har lika hög adipogen och osteogen differentieringspotential jämfört med en standardenzymatisk isoleringsmetod [Oberbauer et al. 2015].
Ultraljudssystem för stamcellsisolering
För att säkerställa högsta säkerhet och bästa kvalitet är pålitlig ultraljudsutrustning, som möjliggör exakt kontroll över stamcellsbehandlingen, en nyckelfaktor för en framgångsrik behandling av patienterna. Hielscher Ultrasonics erbjuder olika alternativ för en autolog ultraljud kavitationsseparationsprocess för att isolera och skörda stam- och endotelprekursorceller.
Direkt ultraljudsbehandling för stamcellsisolering
För stamcellsisoleringsprocessen via direkt ultraljudsbehandling är ultraljudshornet (sonotrode, ultraljudsspets / sond) nedsänkt i fettvävnaden. Via sonotroden kopplas ultraljudsvågorna direkt in i det autologa fettet så att ultraljudskavitationen frigör stamcellerna och stromacellerna från den kvarvarande vävnaden. Hielscher ultraljudsapparater UP200Ht och UP200St med sonotrode S26d14 är vanligt förekommande system för autolog stamcellsbehandling. Den stromala vaskulära fraktionsisoleringen genom direkt ultraljudsbehandling är mest lämplig för användning i renrumsanläggningar.
Indirekt ultraljudsbehandling för stamcellsisolering
Eftersom stamcellerna används för autologa applikationer är steriliteten i processen mycket viktig. Därför har Hielscher utvecklat flera alternativ för indirekt ultraljudsbehandling såsom GDmini2, VialTweeter och andra anpassade system. Genom indirekt ultraljudsbehandling kopplas ultraljudsvågorna genom väggbehållaren in i fettvävnaden. Den stromala vaskulära fraktionen (SVF) separeras från fettvävnaden genom ultraljudskavitation på samma sätt som under direkt ultraljudsbehandling.
En indirekt ultraljudsbehandling ger fördelen att bearbeta cellerna i ett slutet kärl under Kontamineringsfria förhållanden Eftersom risken för korskontaminering genom att sätta in ultraljudshornet (Sonotrode) elimineras. Cellisoleringen utförs i ett slutet system som säkerställer sterila processförhållanden.
Läs mer om Hielscher Sterile Sonicators!
Hielscher digitala sonikatorer kan styras exakt via pekskärm eller webbläsarkontroll. Ultraljudsbehandling förfaranden kan förinställas via den intuitiva menyn. Ultraljudsenheterna är utrustade med en automatisk datainspelning (alla ultraljudsbehandlingsprocessdata lagras på ett integrerat SD-kort). Ultraljudsströmingången kan justeras exakt till cellisoleringsprotokollet.
Litteratur/Referenser
- 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.
Fakta som är värda att veta
Vad är stamceller?
Stamceller är odifferentierade celler i en flercellig organism som har förmågan att producera oändligt många celler av samma typ. De kännetecknas av den anmärkningsvärda potentialen att utvecklas till många olika celltyper i kroppen under det tidiga stadiet av liv och tillväxt. Det mest utmärkande draget hos stamceller är deras förmåga att förnya sig själva genom celldelning och deras förmåga att omvandlas till vävnads- eller organspecifika celler med speciella funktioner. Pluripotenta stamceller har potential att differentiera till någon av de tre könscellerna: endoderm (inre magslemhinna, mag-tarmkanalen, lungor), mesoderm (muskel, ben, blod, urogenital) eller ektoderm (epidermala vävnader och nervsystemet).
I vissa organ, som tarmen och benmärgen, delar sig stamceller regelbundet för att reparera och ersätta slitna eller skadade vävnader. I andra organ, som bukspottkörteln och hjärtat, delar sig stamcellerna bara under speciella förhållanden.
Mesenkymala stromaceller/stamceller (MSC), som erbjuder en hög potential för många terapeutiska tillämpningar inom regenerativ och estetisk medicin, finns främst i benmärgen, men de kan också isoleras från andra vävnader (t.ex. brosk, fett, muskelceller). Mesenkymala stamceller anses vara prototypiska vuxna stamceller som kännetecknas av sin förmåga att förnya sig själva.
Stamcellsforskning och behandlingar används för att odla vävnad och organ för transplantationsändamål (vävnadsteknik). Andra medicinska områden för användning av stamceller kan hittas inom behandling av hjärnsjukdomar (t.ex. Parkinsons och Alzheimers sjukdom), cellbristterapi, blodsjukdomar (t.ex. leukemi), led- och broskdegeneration (t.ex. artros) samt kosmetiska behandlingar (t.ex. anti-aging-behandlingar). I allmänhet har stamceller en storlek på ca 15-25 mikron i diameter.
mesenkymala stamceller (MSC) är multipotenta stromaceller, som har förmågan att differentiera till en mängd olika celltyper, inklusive osteoblaster (benceller), kondrocyter (broskceller), myocyter (muskelceller) och adipocyter (fettceller).
Vad är stromal vaskulär fraktion (SVF)?
Stromal vaskulär fraktion (SVF) är en komponent i lipoaspiratet som kan extraheras via fettsugning från fettvävnad i människokroppen. Lipoaspiratan består av en heterogen blandning av celler och har ett högt innehåll av stamceller, så kallade fetthärledda stamceller (ASC eller ADSC), som uppvisar likheter med benmärgsstamceller, såsom deras förmåga att differentiera till multilinjeceller.
Den heterogena populationen av stromal vaskulär fraktion inkluderar bland annat endotelceller, erytrocyter, fibroblaster, lymfocyter, monocyter/makrofager och pericyter, samt en viktig andel av fetthärledda stamceller.
Vad är fetthärledda stromaceller/stamceller (ASC)?
Fetthärledda stromaceller/stamceller (ASC / ADSC) frisätter höga nivåer av bioaktiva tillväxtfaktorer såsom epidermal tillväxtfaktor (EGF), vaskulär endotelial tillväxtfaktor (VEGF), basisk fibroblasttillväxtfaktor (bFGF), keratinocyttillväxtfaktor (KGF), trombocythärledd tillväxtfaktor (PDGF), hepatocyttillväxtfaktor (HGF), transformerande tillväxtfaktor-beta (TGF-β), insulintillväxtfaktor (IGF) och hjärnhärledd neurotrofisk faktor (BDNF). ACS frisätter inte bara tillväxtfaktorer, de utsöndrar också cytokiner inklusive fms-relaterat tyrosinkinas 3 (Flt-3) ligand, granulocyt-kolonistimulerande faktor (G-CSF), granulocytmakrofag-kolonistimulerande faktor (GM-CSF), makrofag-kolonistimulerande faktor (M-CSF), interleukin (IL) såsom IL-6, IL-7, IL-8, IL-11 och IL-12, leukemihämmande faktor (LIF) och tumörnekrosfaktor-alfa (TNF-α).
Hur extraheras stamceller?
Autologa adulta stamceller från människor kan utvinnas från följande källor:
- Benmärg, som kräver extraktion genom skörd, det vill säga borrning i ben.
- Fettvävnad (lipidceller), som kräver extraktion genom fettsugning.
- Blod, som kräver extraktion genom aferes, där blodet från givaren passerar genom en “dialys” En maskin där stamcellerna extraheras medan de andra blodkomponenterna återförs till givaren.