2001年,加州大学洛杉矶分校的研究人员描述了一种从脂肪组织中分离成体干细胞群体的方法,这类细胞被称为脂肪来源干细胞(Adipose-derived Stem Cells,ASCs)。本文概述了使用胶原酶进行人工酶消化法从吸脂术获取物中分离ASCs的步骤。
方法文章
2001年,加州大学洛杉矶分校的研究人员描述了一种从脂肪组织中分离成体干细胞群体的方法,这类细胞被称为脂肪来源干细胞(Adipose-derived Stem Cells,ASCs)。本文概述了使用胶原酶进行人工酶消化法从吸脂术获取物中分离ASCs的步骤。
2001年,加州大学洛杉矶分校的研究人员描述了一种从抽脂术获取的脂肪组织中分离出的新成人干细胞群体,他们最初将其称为处理后的抽脂细胞(Processed Lipoaspirate Cells)或PLA细胞。此后,这些干细胞被重新命名为脂肪来源干细胞(Adipose-derived Stem Cells)或ASCs,并已成为干细胞研究和再生医学领域中最受欢迎的成人干细胞群体之一。目前已有数千篇文章描述了ASCs在多种再生动物模型中的应用,包括骨再生、周围神经修复和心血管组织工程。最近的一些文章开始报道ASCs在临床中的多种用途。本文所示方案概述了从整形手术获得的大量抽脂物中,通过人工和酶解方法手动分离ASCs的基本操作步骤。该方案可轻松根据抽脂物的体积进行放大或缩小,并可调整用于从腹壁成形术及其他类似手术获得的脂肪组织中分离ASCs。
2001年,《组织工程》杂志报道了一群源自脂肪组织的多能干细胞群体 1这些细胞因来源于通过整形手术获得的经处理的抽吸脂肪组织,故被命名为处理后的抽吸脂肪细胞(Processed Lipoaspirate cells,PLA细胞)。本文所述的分离方法基于现有的酶消化法,用于从脂肪组织中分离基质血管组分(stromal vascular fraction,SVF)。 2SVF 被定义为一种经最小程度处理的细胞群体,包含尚未贴附于组织培养基质的红细胞、成纤维细胞、内皮细胞、平滑肌细胞、周细胞和前脂肪细胞。 2, 3随着时间推移对这一基质血管组分(SVF)进行培养,被认为可消除其中多数污染性细胞群体,从而获得一种贴壁生长的成纤维细胞样细胞群。在过去40年的文献中,这些成纤维细胞被认定为前脂肪细胞。然而,我们研究团队证实这些细胞具有中胚层多向分化潜能,并将贴壁的SVF细胞群重新命名为PLA细胞。随后,多个其他研究团队的进一步研究扩展了其分化潜能,提示其可能同时具备内胚层和外胚层分化潜能(综述见 4)。自那时起,文献中陆续出现了许多用于描述这些细胞的其他术语。为了达成一定程度的共识,脂肪源性干细胞(Adipose-derived Stem Cells)或 ASCs 这一术语在第二届nd 年度IFATS会议。因此,本文将使用术语ASC。
本文所述方案是一种相对简单的操作流程,仅需常规实验室设备,并使用磷酸盐缓冲液、标准组织培养基试剂和胶原酶等简单试剂。根据起始脂肪组织体积及后续培养时间的不同,该方法可获得大量脂肪间充质干细胞(ASCs)。然而,处理大量脂肪组织可能会带来一些实际操作上的困难,但通过本方案可在一定程度上缓解这些问题。此外,该方案需要无菌的组织培养设施以及经认证的生物安全柜,因此必须在符合资质的组织培养实验室中进行。这一要求也可能限制ASC在临床应用中的实用性,除非这些细胞是在专为临床级材料分离与扩增而设计的符合药品生产质量管理规范(GMP)的设施中分离获得的。 作为替代方案,在手术室中使用可于封闭系统内自动分离ASC的自动化系统,可避免这一关键限制,并使得ASC能够立即使用,无需任何后续的体外扩增。截至目前,已有六种 commercially available 的自动化系统可用于从人体组织中分离细胞。这些系统可能实现在脂肪组织获取后立即从大量组织中分离出足量ASC的目标。随后,这些ASC可被直接回输至患者体内,用于多种再生医学目的,而患者无需离开手术室。 除本方案所描述的ASC手动分离方法外,配套文章中还提供了利用Celution系统进行ASC自动化分离的相应操作流程。
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本文所示方案描述了通过美容手术获得的脂肪抽吸物,利用酶消化法和差速离心法手动分离脂肪来源的基质细胞(ASCs)的实验步骤。该方案最初于2001年发表在《组织工程》(Tissue Engineering)期刊上。 1,由于这些细胞是从脂肪抽吸物中分离得到的,因此被称为加工后脂肪抽吸物细胞(Processed Lipoaspirate Cells)或PLA细胞。然而,目前“PLA细胞”这一术语已被“”所取代 脂肪来源的干细胞或ASCs 以使该领域在命名法上具有一定的规范性。通过本方案分离的细胞已被多项研究证实具有中胚层分化潜能 体外 和 体内 (综述详见 4此外,还探索了ASC的外胚层和内胚层分化潜能 4分离技术简单直接,完成整个过程约需一小时。获得的细胞在标准组织培养条件下进行培养。随着培养时间的延长,脂肪源性干细胞(ASC)群体逐渐趋于均一,主要由成纤维样细胞组成,这些细胞易于扩增,并在长期培养中保持良好的活力。
注意: 本文末尾列出了所需的以下设备。所有玻璃器皿、培养基和试剂均应通过高压灭菌或经0.22 μm滤器过滤进行灭菌。应始终遵循无菌细胞培养技术。为确保无菌操作,所有放入生物安全柜的材料均需用70%乙醇溶液喷洒,并用洁净的纸巾擦拭灭菌。
1. 收获前,准备以下物品:
2. 从脂肪抽吸物中分离ASCs
大多数脂肪抽吸物被收集在抽吸容器中(见图1B),通常可分为三个明显层次:1)上层为油脂层,来源于成熟脂肪细胞的裂解;2)中层为脂肪组织层;3)下层为液体状的底层沉淀物,含有生理盐水以及红细胞(RBCs)等污染性细胞类型。上层油脂层可能并不显著。若存在,应予以吸除,因为油脂污染可能影响最终获得的脂肪来源间充质干细胞(ASC)培养物的活力。在处理前应去除下层的底层沉淀物,以尽量减少红细胞对ASC培养物的污染。处理后将保留中间的脂肪组织层,随后对其进行洗涤并进行酶消化,以释放其中的细胞成分——基质血管组分(SVF)。
经过初始培养期后,可吸除培养基,并用无菌1×PBS轻轻洗涤以去除污染的红细胞。更换为CM,根据需要继续培养ASCs。所使用的组织培养皿的类型以及重悬的SVF沉淀在这些培养皿中的分配方式,将取决于常规组织培养后所需的细胞数量。
3. ASC 群体的表征:流式细胞术与多向分化
分离后,应对ASC群体进行表征。常规方法包括采用流式细胞术分析细胞表面CD抗原谱型 体外 通过多向分化实验确认其多向分化潜能。尽管可对ASCs的多种分化方向进行评估,本方案重点阐述ASCs向脂肪细胞系、成骨细胞系和软骨细胞系的分化,以验证其多向中胚层分化潜能。 5.
体外 多向分化脂肪源性干细胞(ASCs)
4. ASCs 的流式细胞术表征
可通过常规流式细胞术对细胞表面CD抗原谱型进行表征。
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上述方案概述了一种从大体积脂肪抽吸物样本中分离基质血管组分(SVF)的手动酶解方法。该SVF中含有多种细胞群体,包括脂肪源性基质细胞(ASC)。大量研究表明,在标准组织培养条件下培养该SVF可富集贴壁的成纤维细胞样细胞群,其主要成分为ASC。与此一致,我们通过流式细胞术和免疫荧光分析证实,培养后的SVF细胞沉淀物基本上消除了主要的污染细胞类型,即红细胞(RBCs)、平滑肌细胞以及内皮细胞谱系细胞。 1. 所获得的ASC群体在形态上相对均一,由成纤维细胞样细胞组成(图2这些贴壁的ASCs在标准的组织培养条件下培养时生长良好,且具有中等的群体倍增时间 1 使其适用于多种分子与细胞生物学研究 体外 再生研究 在体然而,鉴于分离得到的基质血管组分(SVF)具有异质性,有必要对ASC群体进行验证。已有大量研究采用流式细胞术来表征培养后ASCs的CD抗原谱,作为识别这些细胞的潜在方法 体外 和 在体 5-9. 表1 总结了多项此类研究的结果。...
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用于分离ASCs的脂肪组织有多种来源:可通过切除术或抽脂术获得的实体组织块,也可通过注射器抽取或负压辅助抽脂术获得的较小组织块即 吸脂术)。目前尚不明确从切除或抽吸获得的脂肪样本中是否能获取更多的基质血管组分(SVF)细胞(从而获得更多的脂肪来源干细胞,ASCs),因为已有相互矛盾的研究结果被报道 16, 17有可能,只要操作者熟练掌握分离技术,任一种脂肪组织均足以用于分离基质血管组分(SVF)细胞和脂肪源性间充质干细胞(ASCs)。然而,与手术切除相比,抽脂术具有创伤更小、术后护理需求显著减少的优势。尽管过去十年间抽脂术的类型不断增加,包括超声辅助、动力辅助以及激光辅助抽脂术等技术 18最常见的是肿胀性吸脂术,即在抽吸前向脂肪组织注入大量无菌生理盐水、麻醉剂和血管收缩剂 19不同外科医生在技术选择上可能有所不同。然而,尽管提取方法对研究者而言似乎并不重要,但必须认识到,这些技术可能会对脂肪来源干细胞(ASC)的数量和活性产生影响。例如,增加抽脂术的负压可能会对基质血管组分(SVF)细胞的得率产生负面影响。 20此外,已有研究测得在...
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本文手稿的作者是加州大学董事会拥有并授权给Cytori Therapeutics的一项专利的共同发明人。
作者谨向对本方案的开发及脂肪来源干细胞(ASCs)的分离作出贡献的其他研究人员致以感谢,包括:H. Peter Lorenz 博士、Hiroshi Muzuno 博士、Jerry Huang 博士、Adam Katz 博士、William Futrell 博士、Rong Zhang 牙科博士及哲学博士、Larissa Rodriguez 博士、Zeni Alfonso 哲学博士以及 John Fraser 哲学博士。本研究所呈现的结果部分由美国国立卫生研究院(NIH)的研究资助支持,包括国家关节炎与肌肉骨骼及皮肤病研究所(NIAMS)和国家牙颅面研究所(NIDCR)。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| <强>试剂 | |||
| DMEM(Dulbecco)’s 改良的伊格尔培养基’s 培养基) | Mediatech Cellgro | 10-013-CV | 含 4.5 g/ml 葡萄糖、L-谷氨酰胺、丙酮酸钠 |
| 青霉素/链霉素 | Mediatech Cellgro | 30-002-CI | 10,000 IU/ml 青霉素/10,000 μg/ml 链霉素 |
| 两性霉素B | Mediatech Cellgro | 30-003-CF | 250 μg/ml 两性霉素B |
| 10倍浓度磷酸盐缓冲液(PBS) | Mediatech Cellgro | 25-053-CI | 无钙,无镁 |
| 胰蛋白酶/EDTA | Mediatech Cellgro | 20-031-CV | 0.25% 胰蛋白酶/2.21 mM EDTA |
| 胶原酶 IA 型(来自溶组织梭菌) | Sigma | C2674 | 粗提物 <125 胶原消化单位/毫克固体 |
| FBS(胎牛血清)热灭活 | Gemini Bioproducts | 100106 | 美国农业部来源,热灭活 |
| 10 ml 血清移液管 | Genesee Scientific | 12-104 | |
| 25 ml 血清移液管 | Genesee Scientific | 12-106 | |
| 50 ml 聚丙烯离心管 | Genesee Scientific | 21-106 | |
| 100 mm 组织培养皿 | Genesee Scientific | 25-202 | |
| 150 毫米组织培养皿 | Genesee Scientific | 25-203 | |
| 500 ml Stericup 滤器单元 | Millipore | SCGPU05RE | PES 膜,0.22 μ微孔 |
| 细胞筛 | FisherBrand | 22-363-549 | 100 μm 尼龙网 |
| 地塞米松 - 水溶性 | Sigma | D-2915 | |
| L-抗坏血酸-2-磷酸 | Sigma | A-8960 | |
| β甘油磷酸二钠盐 | Sigma | G-9422 | 也称为甘油磷酸酯 |
| 胰岛素 | Sigma | I-6634 | 由牛胰腺制成 |
| 吲哚美辛 | Sigma | I-7378 | |
| 脱铁转铁蛋白 | Sigma | T-4382 | |
| TGFβ1 | R&D Systems | 240-B-002 | 重组人 |
| 油红O | Sigma | O-0625 | |
| 阿利新蓝 | Sigma | A-5268 | |
| 硝酸银 | Sigma | S-0319 | |
| 盐酸 | Fisher Scientific | A144 | |
| 多聚甲醛 | Fisher Scientific | 30525-89-4 | 以16%的储存液形式提供 |
| [页眉] | |||
| <强>所需设备 | |||
| II 级 A/B 型生物安全柜 | 赛默飞世尔科技 | 确保通风橱配有用于抽吸的真空管路 | |
| 台式离心机 | 赫姆勒实验室网 | Z383 | 需要用于50 ml离心管的甩平式转子,可承受1200×g离心力 |
| 水浴锅 | Fisher Scientific Isotemp | S52602Q | 容量5-10升,可达到37°C |
| 自动移液器辅助装置 | Drummond Pipette Aid XL | 4-000-105 | |
| CO2 培养箱 | 赛默飞世尔科技 | Forma 310 | 直接加热或水套式 |
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