Ultrasonik Kök Hücre İzolasyonu
Sonikasyon, insan yağ dokusundan kök hücrelerin izole edilmesi için son derece verimli bir mekanik yöntemdir. Ultrasonik olarak izole edilen stromal vasküler fraksiyon (SVF), tıbbi uygulamalar için önemli bir rejeneratif potansiyel gösterir. Hielscher Ultrasonics, kök hücrelerin toplanması için çeşitli doğrudan ve dolaylı sonikasyon seçenekleri sunar. Kök hücre izolasyon işleminiz için ideal sonikatörü bulun!
Kök Hücrelerin Ultrasonik İzolasyonu
İnsan vücudundan liposuction yoluyla çıkarılan yağ dokusu, dokuyu kök hücrelerden ve büyümede rol alan diğer hücrelerden ayırmak için ultrasonik işleme tabi tutulur. Hücrelerin ayrılan bu kısmı, stromal vasküler fraksiyon hücreleri (SVF) olarak bilinir.
Yağ dokusundan kök hücrelerin ultrasonik izolasyonu tekniği, yalnızca ultrason kaynaklı kavitasyonun çalışma prensibine dayanır; bu prensip tamamen mekanik kesmeden oluşur. Bu kavitasyon kaynaklı kesme kuvvetleri yağ dokusunu parçalayarak kök hücrelerin yağ dokusunun yapısından serbest bırakılmasını sağlar. Ultrasonik kök hücre izolasyonu, kollajenaz, tripsin veya dispaz kullanımını önleyen, enzim içermeyen bir işlemdir.
Çıkarılan kök hücreleri, mezenkimal kök hücreleri, endotelyal öncül hücreleri ve büyümede rol alan diğer hücre tiplerini ayırmak için sonikasyona tabi tutulmuş yağ dokusu santrifüjlenir.
Ayrılan kök hücreler toplanır ve otolog transplantasyon için hemen kullanılmadan veya kriyojenik depolamada saklanmadan önce hücre sayısı, canlılık, endotoksin ve Gram boyama dahil olmak üzere kalite açısından analiz edilir.
Enzimlerden neden kaçınılmalı?
Kök hücre izolasyonu için enzimatik sindirim, yüksek maliyetler ve olası güvenlik risklerinin yanı sıra yetersiz etkinlikle de ilişkili olduğundan [Oberbauer et al. 2015], ultrasonik kavitasyon gibi enzimatik olmayan izolasyon yöntemleri tercih edilir. Ultrasonik izolasyon adımı, hücreleri ve hücre agregatlarını yağ dokusundan mekanik olarak ayırarak enzimatik sindirimin yerini alır.
GDmini2 UP200St-TD dönüştürücüsünde (200 watt)
- Hızlı
- Verimli
- Tekrarlanabilir
- Güvenli
- Enzim İçermez
- Maliyet Açısından Etkin
- Steril Seçenekler
Yağ dokusu kaynaklı kök hücreler
Sonikasyonla Elde Edilen Kök Hücre Verimi
Ultrasonik kavitasyon kullanan, yayımlanmış stromal vasküler fraksiyon izolasyon yöntemiyle 1,67–2,24 × 107 hücre elde edilir; bu hücrelerin canlılığı %97,1–98,9 düzeyindedir [Victor, S., 2014]. Ayrıştırılmış yağ dokusundaki olgun adipositlerin ultrasonik lizisiyle yaklaşık 2–4 milyon hücre/gram yağ dokusu düzeyinde hücre verimleri elde edilmiştir [Bright et al., 2014].
Ultrasonik olarak hazırlanan hücreler, standart bir enzimatik izolasyon yöntemiyle karşılaştırıldığında eşit derecede yüksek adipojenik ve osteojenik farklılaşma potansiyeline sahiptir [Oberbauer et al. 2015].
Kök Hücre İzolasyonu için Ultrasonik Sistemler
En yüksek güvenliği ve en iyi kaliteyi sağlamak için kök hücre işleminde hassas kontrole olanak tanıyan güvenilir ultrasonik ekipman, hastaların başarılı tedavisi açısından temel bir faktördür. Hielscher Ultrasonics, kök hücreleri ve endotelyal öncül hücreleri izole etmek ve toplamak amacıyla otolog ultrasonik kavitasyonla ayırma işlemi için çeşitli seçenekler sunar.
Kök Hücre İzolasyonu için Doğrudan Sonikasyon
Doğrudan sonikasyon yoluyla kök hücre izolasyonu işleminde ultrasonik horn (sonotrot, ultrasonik uç / prob) yağ dokusuna daldırılır. Sonotrot aracılığıyla ultrason dalgaları doğrudan otolog yağa aktarılır; böylece ultrasonik kavitasyon, kök hücreleri ve stromal hücreleri kalan dokudan serbest bırakır. Hielscher sonikatörleri UP200Ht ve UP200St S26d14 sonotrodu ile birlikte otolog kök hücre işlemlerinde yaygın olarak kullanılan sistemlerdir. Doğrudan sonikasyonla stromal vasküler fraksiyon izolasyonu, çoğunlukla temiz oda tesislerinde kullanıma uygundur.
Kök Hücre İzolasyonu için Dolaylı Sonikasyon
Kök hücreler otolog uygulamalarda kullanıldığından işlemin sterilitesi çok önemlidir. Bu nedenle Hielscher, çeşitli dolaylı sonikasyon seçenekleri geliştirmiştir; bunlar arasında GDmini2, VialTweeter ve diğer özelleştirilmiş sistemler yer alır. Dolaylı sonikasyonda ultrason dalgaları, kabın duvarından geçerek yağ dokusuna aktarılır. Stromal vasküler fraksiyon (SVF), doğrudan sonikasyonda olduğu gibi ultrasonik kavitasyonla yağ dokusundan ayrıştırılır.
Dolaylı sonikasyon işlemi, hücreleri kapalı bir kapta kontaminasyonsuz koşullarda işleme avantajı sunar; çünkü ultrasonik hornun (sonotrodun) yerleştirilmesinden kaynaklanan çapraz kontaminasyon riski ortadan kaldırılır. Hücre izolasyonu, steril işlem koşullarını sağlayan kapalı bir sistemde gerçekleştirilir.
Hielscher steril sonikatörleri hakkında daha fazla bilgi edinin!
Hielscher dijital sonikatörleri, dokunmatik ekran veya tarayıcı üzerinden hassas biçimde kontrol edilebilir. Sonikasyon prosedürleri, sezgisel menü aracılığıyla önceden ayarlanabilir. Ultrasonik cihazlar otomatik veri kaydı özelliğiyle donatılmıştır (tüm sonikasyon işlem verileri entegre bir SD karta kaydedilir). Ultrasonik güç girdisi, hücre izolasyon protokolüne tam olarak uyacak şekilde ayarlanabilir.
VialTweeter sonikatörü, numunelerin homojen ve hızlı biçimde steril olarak hazırlanması için kullanılan steril bir homojenizatördür.
Literatür/Kaynaklar
- 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.
Bilinmeye Değer Bilgiler
Kök Hücreler Nedir?
Kök hücreler, çok hücreli bir organizmanın aynı tipte daha fazla hücreyi süresiz olarak üretme kapasitesine sahip, farklılaşmamış hücreleridir. Yaşamın ve büyümenin erken döneminde vücutta birçok farklı hücre tipine dönüşme konusundaki dikkat çekici potansiyelleriyle karakterize edilirler. Kök hücrelerin en ayırt edici özelliği, hücre bölünmesi yoluyla kendilerini yenileme ve özel işlevlere sahip, dokuya veya organa özgü hücrelere dönüşme kapasiteleridir. Pluripotent kök hücreler, üç germ hücresinden herhangi birine farklılaşma potansiyeline sahiptir: endoderm (midenin iç yüzeyini kaplayan tabaka, gastrointestinal kanal, akciğerler), mezoderm (kas, kemik, kan, ürogenital) veya ektoderm (epidermal dokular ve sinir sistemi).
Bağırsak ve kemik iliği gibi bazı organlarda kök hücreler, yıpranmış veya hasar görmüş dokuları onarmak ve yenilemek için düzenli olarak bölünür. Pankreas ve kalp gibi diğer organlarda ise kök hücreler yalnızca özel koşullar altında bölünür.
Rejeneratif ve estetik tıpta çok çeşitli terapötik uygulamalar için yüksek potansiyel sunan mezenkimal stromal/kök hücreler (MSC), başlıca kemik iliğinde bulunur; ancak diğer dokulardan da (ör. kıkırdak, yağ, kas hücreleri) izole edilebilirler. Mezenkimal kök hücreler, kendini yenileme kapasiteleriyle karakterize edilen prototipik yetişkin kök hücreler olarak kabul edilir.
Kök hücre araştırmaları ve tedavileri, transplantasyon amacıyla doku ve organ yetiştirmek için kullanılır (doku mühendisliği). Kök hücrelerin uygulanabileceği diğer tıbbi alanlar arasında beyin hastalıklarının tedavisi (ör. Parkinson ve Alzheimer hastalıkları), hücre eksikliği tedavisi, kan hastalıkları (ör. lösemi), eklem ve kıkırdak dejenerasyonu (ör. osteoartrit) ve kozmetik tedaviler (ör. yaşlanma karşıtı tedaviler) yer alır. Genel olarak kök hücrelerin çapı yaklaşık 15–25 mikrondur.
Mezenkimal kök hücreler (MSC), osteoblastlar (kemik hücreleri), kondrositler (kıkırdak hücreleri), miyositler (kas hücreleri) ve adipositler (yağ hücreleri) dahil olmak üzere çeşitli hücre tiplerine farklılaşma kapasitesine sahip multipotent stromal hücrelerdir.
Stromal Vasküler Fraksiyon (SVF) Nedir?
Stromal vasküler fraksiyon (SVF), insan vücudundaki yağ dokusundan liposuction yoluyla çıkarılabilen lipoaspiratın bir bileşenidir. Lipoaspirat, heterojen bir hücre karışımından oluşur ve yağ dokusu kaynaklı kök hücreler (ASC veya ADSC) olarak bilinen kök hücreleri yüksek miktarda içerir. Bu hücreler, birden fazla hücre soyuna farklılaşma kapasiteleri gibi özellikleri bakımından kemik iliği kök hücreleriyle benzerlik gösterir.
Stromal vasküler fraksiyonun heterojen hücre popülasyonu, diğerlerinin yanı sıra endotelyal hücreler, eritrositler, fibroblastlar, lenfositler, monositler/makrofajlar ve perisitlerin yanı sıra önemli bir oranda yağ dokusu kaynaklı kök hücre içerir.
Yağ Dokusu Kaynaklı Stromal/Kök Hücreler (ASC) Nedir?
Yağ dokusu kaynaklı stromal/kök hücreler (ASC / ADSC), epidermal büyüme faktörü (EGF), vasküler endotelyal büyüme faktörü (VEGF), bazik fibroblast büyüme faktörü (bFGF), keratinosit büyüme faktörü (KGF), trombosit kaynaklı büyüme faktörü (PDGF), hepatosit büyüme faktörü (HGF), transforme edici büyüme faktörü-beta (TGF-β), insülin büyüme faktörü (IGF) ve beyin kaynaklı nörotrofik faktör (BDNF) gibi biyoaktif büyüme faktörlerini yüksek düzeylerde salgılar. ACS yalnızca büyüme faktörlerini salgılamakla kalmaz; fms ile ilişkili tirozin kinaz 3 (Flt-3) ligandı, granülosit koloni uyarıcı faktör (G-CSF), granülosit makrofaj koloni uyarıcı faktör (GM-CSF), makrofaj koloni uyarıcı faktör (M-CSF), IL-6, IL-7, IL-8, IL-11 ve IL-12 gibi interlökinler (IL), lösemi inhibitör faktörü (LIF) ve tümör nekroz faktörü-alfa (TNF-α) dahil olmak üzere sitokinler de salgılar.
Kök Hücreler Nasıl Çıkarılır?
İnsanlardan otolog yetişkin kök hücreler aşağıdaki kaynaklardan çıkarılabilir:
- Kemik iliği; hücrelerin toplama yoluyla, yani kemiğin delinmesiyle çıkarılmasını gerektirir.
- Yağ dokusu (lipid hücreleri); hücrelerin liposuction yoluyla çıkarılmasını gerektirir.
- Kan; hücrelerin aferez yoluyla çıkarılmasını gerektirir. Bu işlemde donörden alınan kan, kök hücrelerin çıkarıldığı bir “diyaliz” makinesinden geçerken diğer kan bileşenleri donöre geri verilir.