Ультразвукове виділення стовбурових клітин
Ультразвукова обробка – це високоефективний механічний метод виділення стовбурових клітин із жирової тканини людини. Виділена ультразвуком стромально-васкулярна фракція (SVF) демонструє значний регенеративний потенціал для медичного застосування. Hielscher Ultrasonics пропонує низку варіантів прямої та непрямої ультразвукової обробки для отримання стовбурових клітин. Знайдіть ідеальний ультразвуковий апарат для вашого процесу виділення стовбурових клітин!
Ультразвукове виділення стовбурових клітин
Жирову тканину, вилучену з організму людини (шляхом ліпосакції), обробляють ультразвуком, щоб відокремити тканину від стовбурових клітин та інших клітин, що беруть участь у рості. Ця відокремлена частина клітин відома як клітини стромально-васкулярної фракції (SVF).
Метод ультразвукового виділення стовбурових клітин із жирової тканини ґрунтується виключно на принципі дії кавітації, спричиненої ультразвуком, який полягає в суто механічному зсуві. Ці кавітаційні зсувні сили руйнують жирову тканину, завдяки чому стовбурові клітини вивільняються зі структури жирової тканини. Ультразвукове виділення стовбурових клітин – це процедура без застосування ферментів, що дає змогу уникнути використання колагенази, трипсину або диспази.
Для відокремлення вилучених стовбурових клітин, мезенхімальних стовбурових клітин, ендотеліальних попередників та інших типів клітин, що беруть участь у рості, оброблену ультразвуком жирову тканину центрифугують.
Відокремлені стовбурові клітини збирають і аналізують їхню якість, зокрема кількість клітин, життєздатність, вміст ендотоксину та результати фарбування за Грамом, після чого негайно використовують для аутологічної трансплантації або зберігають у кріосховищі.
Чому варто уникати ферментів?
Оскільки ферментативне розщеплення для виділення стовбурових клітин супроводжується високими витратами, можливими ризиками для безпеки, а також недостатньою ефективністю [Oberbauer et al. 2015], перевагу надають неферментативним методам виділення, таким як ультразвукова кавітація. Етап ультразвукового виділення замінює ферментативне розщеплення завдяки механічному відокремленню клітин і клітинних агрегатів від жирової тканини.
GDmini2 на перетворювачі UP200St-TD (200 ват)
- Швидкість
- Ефективність
- Відтворюваність
- Безпечність
- Без застосування ферментів
- Економічність
- Варіанти для стерильної обробки
Стовбурові клітини, отримані з жирової тканини
Вихід стовбурових клітин, отриманих за допомогою ультразвукової обробки
Опублікований метод виділення стромально-васкулярної фракції з використанням ультразвукової кавітації забезпечує вихід 1,67–2,24 × 107 клітин із життєздатністю 97,1–98,9% [Victor, S., 2014]. Вихід близько 2–4 мільйонів клітин/грам жирової тканини було отримано шляхом ультразвукового лізису зрілих адипоцитів у дисоційованій жировій тканині [Bright et al., 2014].
Клітини, підготовлені за допомогою ультразвуку, мають такий самий високий потенціал адипогенного й остеогенного диференціювання, як і клітини, отримані стандартним методом ферментативного виділення [Oberbauer et al. 2015].
Ультразвукові системи для виділення стовбурових клітин
Для забезпечення найвищого рівня безпеки та найкращої якості надійне ультразвукове обладнання, яке дає змогу точно контролювати обробку стовбурових клітин, є ключовим чинником успішного лікування пацієнтів. Hielscher Ultrasonics пропонує різні варіанти процесу розділення аутологічного матеріалу за допомогою ультразвукової кавітації для виділення та отримання стовбурових клітин і клітин-попередників ендотелію.
Пряма ультразвукова обробка для виділення стовбурових клітин
Для виділення стовбурових клітин шляхом прямої ультразвукової обробки ультразвуковий рупор (сонотрод, ультразвуковий наконечник / зонд) занурюють у жирову тканину. Через сонотрод ультразвукові хвилі передаються безпосередньо в аутологічний жир, завдяки чому ультразвукова кавітація вивільняє стовбурові та стромальні клітини із залишкової тканини. Ультразвукові апарати Hielscher UP200Ht і UP200St із сонотродом S26d14 є системами, які широко використовують для обробки аутологічних стовбурових клітин. Виділення стромально-васкулярної фракції шляхом прямої ультразвукової обробки здебільшого придатне для застосування в чистих приміщеннях.
Непряма ультразвукова обробка для виділення стовбурових клітин
Оскільки стовбурові клітини використовують для аутологічного застосування, стерильність процесу є дуже важливою. Тому Hielscher розробила кілька варіантів непрямої ультразвукової обробки, таких як GDmini2, VialTweeter та інші системи, виготовлені за індивідуальними вимогами. Під час непрямої ультразвукової обробки ультразвукові хвилі передаються через стінку ємності в жирову тканину. Стромально-васкулярна фракція (SVF) відокремлюється від жирової тканини завдяки ультразвуковій кавітації так само, як і під час прямої ультразвукової обробки.
Перевагою непрямої ультразвукової обробки є можливість обробляти клітини в закритій посудині в умовах без забруднення , оскільки усувається ризик перехресного забруднення внаслідок введення ультразвукового рупора (сонотрода). Виділення клітин здійснюється в закритій системі, що забезпечує стерильні умови процесу.
Дізнайтеся більше про ультразвукові апарати Hielscher для стерильної обробки!
Цифровими ультразвуковими апаратами Hielscher можна точно керувати за допомогою сенсорного дисплея або через браузер. Процедури ультразвукової обробки можна попередньо налаштовувати за допомогою інтуїтивно зрозумілого меню. Ультразвукові пристрої оснащені функцією автоматичного запису даних (усі дані процесу ультразвукової обробки зберігаються на вбудованій SD-карті). Потужність ультразвуку, що подається, можна точно налаштувати відповідно до протоколу виділення клітин.
Ультразвуковий апарат VialTweeter – це стерильний гомогенізатор для рівномірної та швидкої стерильної підготовки зразків.
Література/Джерела
- 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.
Факти, які варто знати
Що таке стовбурові клітини?
Стовбурові клітини – це недиференційовані клітини багатоклітинного організму, здатні необмежено утворювати нові клітини того самого типу. Вони характеризуються винятковим потенціалом перетворюватися на багато різних типів клітин організму на ранньому етапі життя та росту. Найхарактернішими особливостями стовбурових клітин є їхня здатність до самооновлення шляхом поділу та здатність перетворюватися на клітини, специфічні для певної тканини або органа, з особливими функціями. Плюрипотентні стовбурові клітини мають потенціал диференціюватися в будь-який із трьох типів статевих клітин: ентодерму (внутрішня оболонка шлунка, шлунково-кишковий тракт, легені), мезодерму (м’язи, кістки, кров, сечостатева система) або ектодерму (епідермальні тканини та нервова система).
У деяких органах, як-от кишечник і кістковий мозок, стовбурові клітини регулярно діляться для відновлення та заміни зношених або пошкоджених тканин. В інших органах, як-от підшлункова залоза та серце, стовбурові клітини діляться лише за особливих умов.
Мезенхімальні стромальні/стовбурові клітини (MSC), які мають високий потенціал для різноманітного терапевтичного застосування в регенеративній та естетичній медицині, містяться переважно в кістковому мозку, але їх також можна виділити з інших тканин (наприклад, хряща, жиру, м’язових клітин). Мезенхімальні стовбурові клітини вважаються типовими стовбуровими клітинами дорослого організму, що характеризуються здатністю до самооновлення.
Дослідження стовбурових клітин і методи лікування з їх використанням застосовують для вирощування тканин та органів із метою трансплантації (тканинна інженерія). Інші медичні напрями застосування стовбурових клітин охоплюють лікування захворювань головного мозку (наприклад, хвороб Паркінсона та Альцгеймера), терапію клітинної недостатності, лікування захворювань крові (наприклад, лейкемії), дегенерації суглобів і хрящів (наприклад, остеоартрозу), а також косметичні процедури (наприклад, процедури проти старіння). Загалом діаметр стовбурових клітин становить приблизно 15–25 мікронів.
Мезенхімальні стовбурові клітини (MSC) – це мультипотентні стромальні клітини, здатні диференціюватися в різноманітні типи клітин, зокрема остеобласти (кісткові клітини), хондроцити (хрящові клітини), міоцити (м’язові клітини) та адипоцити (жирові клітини).
Що таке стромально-васкулярна фракція (SVF)?
Стромально-васкулярна фракція (SVF) є компонентом ліпоаспірату, який можна отримати шляхом ліпосакції жирової тканини в організмі людини. Ліпоаспірат складається з неоднорідної суміші клітин і має високий вміст стовбурових клітин, відомих як стовбурові клітини жирової тканини (ASC або ADSC), які мають спільні риси зі стовбуровими клітинами кісткового мозку, зокрема здатність диференціюватися в клітини різних ліній.
Неоднорідна популяція клітин стромально-васкулярної фракції включає, серед іншого, ендотеліальні клітини, еритроцити, фібробласти, лімфоцити, моноцити/макрофаги та перицити, а також значну частку стовбурових клітин жирової тканини.
Що таке стромальні/стовбурові клітини жирової тканини (ASC)?
Стромальні/стовбурові клітини жирової тканини (ASC / ADSC) виділяють велику кількість біоактивних факторів росту, таких як епідермальний фактор росту (EGF), фактор росту ендотелію судин (VEGF), основний фактор росту фібробластів (bFGF), фактор росту кератиноцитів (KGF), тромбоцитарний фактор росту (PDGF), фактор росту гепатоцитів (HGF), трансформувальний фактор росту-бета (TGF-β), інсуліновий фактор росту (IGF) і нейротрофічний фактор мозкового походження (BDNF). ACS не лише виділяють фактори росту, а й секретують цитокіни, зокрема ліганд fms-спорідненої тирозинкінази 3 (Flt-3), гранулоцитарний колонієстимулювальний фактор (G-CSF), гранулоцитарно-макрофагальний колонієстимулювальний фактор (GM-CSF), макрофагальний колонієстимулювальний фактор (M-CSF), інтерлейкіни (IL), такі як IL-6, IL-7, IL-8, IL-11 та IL-12, фактор інгібування лейкемії (LIF) і фактор некрозу пухлин-альфа (TNF-α).
Як отримують стовбурові клітини?
Аутологічні стовбурові клітини дорослого організму людини можна отримати з таких джерел:
- Кістковий мозок, для отримання клітин з якого потрібен забір, тобто свердління кістки.
- Жирова тканина (жирові клітини), для отримання клітин з якої потрібна ліпосакція.
- Кров, для отримання клітин з якої потрібен аферез, під час якого кров донора проходить через «діалізний» апарат, де виділяють стовбурові клітини, а інші компоненти крові повертають донору.