يصف هذا البروتوكول جميع الإجراءات ، من زراعة الخلايا الجذعية الوسيطة المشتقة من الدهون البشرية (ADSCs) وجمع المواد الطافية إلى استخراج الحويصلات خارج الخلية (EVs) باستخدام الطرد المركزي الفائق.
مقالة منهجية
يصف هذا البروتوكول جميع الإجراءات ، من زراعة الخلايا الجذعية الوسيطة المشتقة من الدهون البشرية (ADSCs) وجمع المواد الطافية إلى استخراج الحويصلات خارج الخلية (EVs) باستخدام الطرد المركزي الفائق.
يمكن للخلايا الجذعية الوسيطة المشتقة من الدهون البشرية (ADSCs) أن تعزز تجديد وإعادة بناء الأنسجة والأعضاء المختلفة. تشير الأبحاث الحديثة إلى أن وظيفتها التجديدية قد تعزى إلى ملامسة الخلايا وتأثيرات باراكرين الخلية. يعد تأثير paracrine طريقة مهمة للخلايا للتفاعل ونقل المعلومات عبر مسافات قصيرة ، حيث تلعب الحويصلات خارج الخلية (EVs) دورا وظيفيا كناقلات. هناك إمكانات كبيرة للمركبات الكهربائية ADSC في الطب التجديدي. وقد ذكرت دراسات متعددة عن فعالية هذه الأساليب. يتم حاليا وصف طرق مختلفة لاستخراج وعزل المركبات الكهربائية بناء على مبادئ مثل الطرد المركزي ، وهطول الأمطار ، والحجم الجزيئي ، والتقارب ، والموائع الدقيقة. يعتبر الطرد المركزي الفائق المعيار الذهبي لعزل المركبات الكهربائية. ومع ذلك ، لا يزال هناك بروتوكول دقيق لتسليط الضوء على الاحتياطات أثناء الطرد المركزي الفائق. تقدم هذه الدراسة المنهجية والخطوات الحاسمة التي ينطوي عليها استزراع كالوريمتر المسح الضوئي التفاضلي (ADSC)، وجمع المواد الطافية، والطرد المركزي الفائق للمركبات الكهربائية. ومع ذلك ، على الرغم من أن الطرد المركزي الفائق فعال من حيث التكلفة ولا يتطلب مزيدا من العلاج ، لا تزال هناك بعض العيوب الحتمية ، مثل انخفاض معدل الاسترداد وتجميع المركبات الكهربائية.
تستمد معظم كالوريمتر المسح الضوئي التفاضلي (ADSCs) من الأنسجة الدهنية وقد ثبت أنها تعزز تجديد وإعادة بناء الأنسجة والأعضاء المختلفة، بما في ذلك عضلة القلب والعظام والجلد1. تشير الأبحاث الحديثة إلى أن الوظيفة التجديدية ل ADSCs قد تكون بسبب الاتصال بين الخلايا وتأثيرات paracrine للخلايا2. يعد تأثير paracrine وسيلة مهمة للخلايا للتفاعل ونقل المعلومات عبر مسافات قصيرة ، ويتم تحقيق هذه الوظيفة من خلال الحويصلات خارج الخلية (EVs).
EVs عبارة عن هياكل غشائية مزدوجة الطبقة تنتجها الخلايا ، ويتراوح قطرها من 40 نانومتر إلى 160 نانومتر (بمتوسط حوالي 100 نانومتر). أنها تؤثر على الوظائف الخلوية المختلفة ، مثل إنتاج السيتوكين ، وتكاثر الخلايا ، وموت الخلايا المبرمج ، والتمثيل الغذائي 3,4. وقد أجريت العديد من الدراسات حول وظائف كليفات التفاضل التفاضلي للأوراق الصحية، بما في ذلك تعزيز تجديد العظام، وتجديد الأنسجة المخاطية الفموية، وبقاء الأنسجة الدهنية بعد زراعة الأنسجة، وإصلاح جروح الجلد5،6،7،8. إن الإمكانات الهائلة للمركبات الكهربائية التي تعمل بها شركة ADSC في الطب التجديدي واضحة. توجد طرق مختلفة لاستخراج وفصل المركبات الكهربائية عن المادة الطافية ، مثل التقنيات القائمة على الطرد المركزي ، وهطول الأمطار ، والحجم الجزيئي ، والتقارب ، والموائع الدقيقة. تعتبر طريقة الطرد المركزي الفائق على نطاق واسع المعيار الذهبي لعزل المركبات الكهربائية9. يعتمد المبدأ الأساسي للطرد المركزي الفائق لفصل EV على حقيقة أن الجسيمات في العينة لها معاملات ترسيب مختلفة ، مما يؤدي إلى ترسيبها وتجميعها في طبقات فصل متميزة. ومع ذلك ، لم يتم بعد وضع بروتوكول مفصل يؤكد على الاحتياطات أثناء الطرد المركزي الفائق.
لذلك، تحدد هذه الدراسة بشكل موضوعي ثقافة ADSC، وجمع المواد الطافية، وإجراءات الطرد المركزي الفائق للمركبات الكهربائية والنقاط الرئيسية مع تدفق منطقي للمعلومات ولغة رسمية واضحة. وهذا يوفر مرجعا قيما للتجارب المستقبلية.
تظهر نظرة عامة على خطوات البروتوكول في الشكل 1. يتم سرد تفاصيل الكواشف والمعدات المستخدمة في الدراسة في جدول المواد.
1. إعداد وسائل الإعلام
2. إنعاش وزراعة ADSCs
ملاحظة: إنعاش ADSCs.
3. جمع طافات ADSCs واستخراج المركبات الكهربائية
أولا، تم توصيف وكالات المسح الضوئي التفاضلي (ADSCs)، بما في ذلك مورفولوجيتها10 والأجسام المضادة السطحية. استنادا إلى الشكل 2 أ، من الواضح أن ADSCs مرتبة في شكل مغزل وتشكل دوامة بعد النمو الكثيف. تم تمييز الخلايا المستزرعة إلى خلايا دهنية المنشأ وعظمية المنشأ وكوندروجينية وملطخة بالزيت الأحمر O والأحمر الأليزارين والأزرق الألسياني11. أثبتت تجربة التمايز المستحث وقياس التدفق الخلوي أنهما بالفعل كالوريديان التفاضلية مع إمكانية التمايز متعدد الاتجاهات. ومع ذلك ، فإن 22٪ من الخلايا إيجابية CD45 في النتائج ، والتي لن تؤثر على الاستنتاج لأن الأجسام المضادة الإيجابية والسلبية الكافية تدعمها (الشكل 2 أ ، ب).
بعد ذلك ، يعد تحديد المركبات الكهربائية المستخرجة أمرا ضروريا. ويشمل بشكل أساسي ثلاثة جوانب: التشكل ، وحجم الجسيمات ، وبروتينات العلامة. تكشف نتائج TEM بوضوح عن هيكل EV على شكل كوب مع غشاء ثنائي الطبقة12 (الشكل 3A). يشير NTA إلى أن EVs لها توزيع حجم جسيمات يبلغ حوالي 50-150 نانومتر ، بتركيز يبلغ حوالي 1.6 × 1010 جسيمات / مل (الشكل 3B). يظهر تحليل Western Blot أيضا أن بروتينات العلامات الخاصة بالمركبات الكهربائية ، بما في ذلك CD9 و CD63 و TSG10113 ، يتم التعبير عنها بسلاسة (الشكل 3C).

الشكل 1: نظرة عامة على خطوات البروتوكول. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: توصيف ADSCs. (أ) مورفولوجيا كالفاضلة (ADSCs) مغزلية الشكل. تم استزراع كالوريمتر المسح الضوئي التفاضلي (ADSCs) في الوسط من أجل التمايز الدهني والعظمي والغضروفي على التوالي. تم تحديد التمايز الأديبوجيني بواسطة تلطيخ الزيت الأحمر O. تم تأكيد التمايز العظمي والغضروفي من خلال تلطيخ Alizarin الأحمر وتلطيخ Alcian Blue ، على التوالي. شريط المقياس: 100 ميكرومتر. (ب) تحليل قياس التدفق الخلوي ل ADSCs لعلامات سطح MSC (CD90 و CD105 و CD29 و CD73) والعلامات الخاصة بالخلايا المكونة للدم (CD31 و CD34 و CD45 و HLA-DR). استراتيجية البوابة: ضع دائرة حول المجموعة الفارغة أولا. بناء على ذلك ، ضع دائرة CD90 و CD105 و CD29 و CD73 و CD31 و CD34 و CD45 و HLA-DR على التوالي وفقا للأجسام المضادة المسماة لكل مجموعة. هذا الرقم مقتبس من Han, Y. D. et al.13. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3: توصيف المركبات الكهربائية. (أ) تكشف نتائج TEM بوضوح عن بنية EV على شكل كوب للغشاء ثنائي الطبقة. شريط المقياس: 200 نانومتر. (B) يشير NTA إلى أن EVs لها توزيع حجم جسيم يبلغ حوالي 50-150 نانومتر ، بتركيز حوالي 1.6 × 1010 جسيمات / مل. (ج) الكشف عن تعبيرات TSG101 وCD9 وCD63 في الإكسوسومات بواسطة اللطخة الغربية. هذا الرقم مقتبس من Han, Y. D. et al.13. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
خلال العملية التجريبية الرسمية ، هناك عدة نقاط حاسمة لتحقيق أفضل النتائج التجريبية. بناء على تجربتنا السابقة، يوصى باختيار المقطع 3-6 كاليستيدات المسح الضوئي التفاضلي (ADSCs)، لأنها تضمن أفضل حالة ممكنة للخلية. قبل P3 ، ربما لم يتم فحص خلايا الدم الحمراء والخلايا البطانية والخلايا المتنوعة الأخرى. بعد P6 ، قد تتقدم الخلايا تدريجيا ، مما قد يؤثر على حالة المركبات الكهربائية المفرزة. ثانيا ، يجب جمع المادة الطافية عندما تكون درجة التقاء الخلية بين 80٪ و 90٪ لضمان إفراز كاف لأكبر عدد ممكن من المركبات الكهربائية. للحفاظ على أقصى نقاء للمركبات الكهربائية ، يجب على الباحثين توخي الحذر خلال عمليات الطرد المركزي الثلاثة الأولى وضمان عدم ترك أي بقايا سائلة لمنع الشوائب والكريات من الشفط. خلال آخر جهازي طرد مركزي, تأكد من إزالة المادة الطافية تماما مع حماية الحبيبات.
الطرد المركزي الفائق فعال من حيث التكلفة ولا يتطلب أي علاج إضافي. تم استخدام هذه التقنية على نطاق واسع في دراسات المركبات الكهربائية وأظهرت كفاءة مرضية في الحصول على المركبات الكهربائية ، كما أكدت تجارب التوصيف. ومع ذلك ، هناك بعض العيوب التي لا مفر منها. أولا ، معدل استرداد المركبات الكهربائية منخفض. ثانيا ، تميل المركبات الكهربائية إلى التجمع في بعض الأحيان. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن عزل المكونات غير الخلوية ، وقد تتمزق بعض المركبات الكهربائية أثناء العملية ، مما يؤدي إلى تراكم الحطام14،15،16. لمعالجة هذه العيوب ، تركز معظم الأبحاث على تنقية المركبات الكهربائية12,13. ومع ذلك ، يغطي هذا البروتوكول العملية بأكملها من زراعة الخلايا إلى تنقية الإكسوسوم لأننا نعتقد أن العملية برمتها تؤثر على حالة ونقاء EVs المستخرجة النهائية. من الأهمية بمكان الالتزام بالإرشادات المذكورة أعلاه أثناء التشغيل. بالإضافة إلى ذلك ، قد يكون جمع المزيد من المواد الطافية وتنفيذ ثقافة الخلايا ثلاثية الأبعاد مفيدا ، حيث أظهرت العديد من الدراسات أن ثقافة 3D أكثر فعالية في تحفيز إفراز EVs مقارنة بثقافة 2D17,18.
يحدد هذا البروتوكول عملية استخراج المركبات الكهربائية من ADSCs باستخدام الطرد المركزي الفائق. يوفر إرشادات عملية ويمكن المجربين من تجنب التفاصيل أثناء العملية قدر الإمكان. باختصار ، يساعد البروتوكول المجربين في تحسين جودة العينات ويعمل كتذكير بأنه لا ينبغي لنا التركيز فقط على تفاصيل كل خطوة ولكن أيضا النظر في التجربة ككل.
وليس للمؤلفين أي مصلحة مالية يعلنونها.
تم دعم هذا العمل جزئيا من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (82202473).
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| مرشح إبرة Acrodisc من غشاء سوبور | Acros Organics | 4652 | 0.22 & م |
| متوسطة قاعدية لزراعة الخلايا | OriCell | BHDM-03011 | |
| مصل الأبقار الجنيني بدون مكمل EXO + الثقافة (للخلايا الجذعية الوسيطة المشتقة من الدهون البشرية) | مجهر مقلوب OriCell | HUXMD-05002 | |
| مجهر مقلوب | أوليمبوس | Lx70-S8F2 | |
| جهاز طرد مركزي منخفض السرعة | Anhui USTC Zonkia Scientific Instruments Co.، Ltd. | SC-3612 | |
| نورموسين | إنفيفوجين | ant-nr-05 | |
| أوبتيما ماكس-إكس بي جهاز طرد مركزي فائق الطاولة | بيكمان كولتر | 393315 | |
| محلول البنسلين والستربتومايسين الجنتاميسين (100x) | Solarbio | P1410 |
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن