פרוטוקול זה מתאר את כל ההליכים, החל מגידול תאי גזע מזנכימליים שמקורם בשומן אנושי (ADSCs) ואיסוף סופרנאטנט ועד לחילוץ בועיות חוץ-תאיות (EVs) באמצעות אולטרה-צנטריפוגה.
מאמר שיטה
פרוטוקול זה מתאר את כל ההליכים, החל מגידול תאי גזע מזנכימליים שמקורם בשומן אנושי (ADSCs) ואיסוף סופרנאטנט ועד לחילוץ בועיות חוץ-תאיות (EVs) באמצעות אולטרה-צנטריפוגה.
תאי גזע מזנכימליים שמקורם בשומן אנושי (ADSCs) יכולים לקדם התחדשות ושחזור של רקמות ואיברים שונים. מחקרים אחרונים מצביעים על כך שניתן לייחס את תפקודם הרגנרטיבי למגע בין תאים ולהשפעות פרקריניות של תאים. האפקט הפרקריני הוא דרך חשובה לתאים לתקשר ולהעביר מידע למרחקים קצרים, שבהם שלפוחיות חוץ-תאיות (EVs) ממלאות תפקיד פונקציונלי כנשאיות. קיים פוטנציאל משמעותי ל-ADSC EVs ברפואה רגנרטיבית. מחקרים רבים דיווחו על יעילותן של שיטות אלה. כיום מתוארות שיטות שונות לחילוץ ובידוד כלי רכב חשמליים המבוססות על עקרונות כגון צנטריפוגה, משקעים, גודל מולקולרי, זיקה ומיקרופלואידיקה. אולטרה-צנטריפוגה נחשבת לתקן הזהב לבידוד כלי רכב חשמליים. עם זאת, פרוטוקול קפדני להדגשת אמצעי זהירות במהלך אולטרה-צנטריפוגה עדיין נעדר. מחקר זה מציג את המתודולוגיה והצעדים המכריעים הכרוכים בתרבות ADSC, איסוף סופרנאטנטים ואולטרה-צנטריפוגה של כלי רכב חשמליים. עם זאת, למרות שאולטרה-צנטריפוגה היא חסכונית ואינה דורשת טיפול נוסף, עדיין ישנם כמה חסרונות בלתי נמנעים, כגון שיעור התאוששות נמוך וצבירת רכב חשמלי.
רוב ADSCs נגזרים מרקמת השומן והוכחו כמקדמים התחדשות ושחזור של רקמות ואיברים שונים, כולל שריר הלב, העצם והעור1. מחקרים אחרונים מצביעים על כך שהתפקוד הרגנרטיבי של ADSCs עשוי לנבוע ממגע בין-תאי ומההשפעות הפרקריניות של התאים2. האפקט הפרקריני הוא אמצעי חשוב עבור תאים לתקשר ולהעביר מידע על פני מרחקים קצרים, ופונקציה זו מושגת באמצעות שלפוחיות חוץ-תאיות (EVs).
כלי רכב חשמליים הם מבני קרום דו-שכבתיים המיוצרים על ידי תאים, בקוטר הנע בין 40 ננומטר ל-160 ננומטר (עם ממוצע של כ-100 ננומטר). הם משפיעים על תפקודים תאיים שונים, כגון ייצור ציטוקינים, התפשטות תאים, אפופטוזיס ומטבוליזם 3,4. מחקרים רבים נערכו על תפקודים של ADSC EVs, כולל קידום התחדשות עצם, התחדשות רקמת רירית הפה, הישרדות רקמת שומן לאחר השתלת רקמות, ותיקון פצעים בעור 5,6,7,8. הפוטנציאל העצום של ADSC EVs ברפואה רגנרטיבית ניכר. קיימות שיטות שונות לחילוץ והפרדה של כלי רכב חשמליים מהסופר-נטנט, כגון טכניקות המבוססות על צנטריפוגה, משקעים, גודל מולקולרי, זיקה ומיקרופלואידיקה. שיטת האולטרה-צנטריפוגה נחשבת לתקן הזהב לבידוד כלי רכב חשמליים9. העיקרון הבסיסי של אולטרה-צנטריפוגה להפרדת EV מבוסס על העובדה שלחלקיקים במדגם יש מקדמי שיקוע משתנים, וכתוצאה מכך שיקוע וצבירה שלהם בשכבות הפרדה נפרדות. עם זאת, טרם נקבע פרוטוקול מפורט המדגיש את אמצעי הזהירות במהלך אולטרה-צנטריפוגה.
לכן, מחקר זה מתאר באופן אובייקטיבי את תרבות ADSC, איסוף supernatant ונהלי אולטרה-צנטריפוגה של כלי רכב חשמליים ונקודות מפתח עם זרימה לוגית של מידע ושפה רשמית ברורה. זה מספק התייחסות חשובה לניסויים עתידיים.
הסקירה הכללית של שלבי הפרוטוקול מוצגת באיור 1. פרטי הריאגנטים והציוד ששימשו במחקר מפורטים בטבלת החומרים.
1. הכנת מדיה
2. החייאה וטיפוח ADSCs
הערה: לבצע החייאה ADSCs.
3. איסוף ה-ADSCs supernatant וחילוץ כלי הרכב החשמליים
ראשית, ADSCs אופיינו וזוהו, כולל המורפולוגיה10 שלהם ונוגדנים פני השטח. בהתבסס על איור 2A, נראה ש-ADSCs מסודרים בצורת ציר ויוצרים מערבולת לאחר צמיחה צפופה. התאים בתרבית התמינו לתאים אדיפוגניים, אוסטאוגניים וכונדרוגניים ונצבעו באדום שמן O, אדום אליזרין וכחול אלקיאן11. ניסוי הדיפרנציאציה המושרה וציטומטריית הזרימה אישרו כי הם אכן ADSCs עם פוטנציאל להתמיינות רב-כיוונית. אולם 22% מהתאים הם חיוביים ל-CD45 בתוצאות, מה שלא ישפיע על המסקנה מאחר שמספיק נוגדנים חיוביים ושליליים תומכים בה (איור 2A,B).
בשלב הבא, זיהוי כלי הרכב החשמליים שחולצו הוא חיוני. הוא כולל בעיקר שלושה היבטים: מורפולוגיה, גודל חלקיקים וחלבוני סמן. תוצאות TEM חושפות בבירור את מבנה ה-EV בצורת גביע עם קרום דו-שכבתי12 (איור 3A). נת"ע מצביעה על כך שלרכבים חשמליים יש התפלגות גודל חלקיקים של כ-50-150 ננומטר, עם ריכוז של כ-1.6X1010 חלקיקים למ"ל (איור 3B). ניתוח Western Blot מראה גם שחלבוני הסמנים של כלי רכב חשמליים, כולל CD9, CD63 ו-TSG10113, מבוטאים בצורה חלקה (איור 3C).

איור 1: סקירה כללית של שלבי הפרוטוקול. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2: אפיון ADSCs. (A) המורפולוגיה של ADSCs היא fusiform. ADSCs תורבתו בתווך עבור התמיינות אדיפוגנית, אוסטאוגנית וכונדרוגנית, בהתאמה. התמיינות אדיפוגנית זוהתה על ידי צביעת שמן אדום O. התמיינות אוסטאוגנית וכונדרוגנית אושרה על ידי צביעה אדומה של אליזרין וצביעה כחולה אלציאנית, בהתאמה. סרגל קנה מידה: 100 מיקרומטר. (B) ניתוח ציטומטריית זרימה של ADSCs עבור סמני פני שטח של MSC (CD90, CD105, CD29 ו- CD73) וסמנים ספציפיים לתאים המטופויטיים (CD31, CD34, CD45 ו- HLA-DR). אסטרטגיית הגטינג: הקף תחילה את הקבוצה הריקה. בהתבסס על זה, מעגל CD90, CD105, CD29, CD73, CD31, CD34, CD45, ו- HLA-DR ברציפות על פי הנוגדנים המסומנים של כל קבוצה. נתון זה נלקח מתוך Han, Y. D. et al.13. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 3: אפיון כלי רכב חשמליים. (A) תוצאות ה-TEM חושפות בבירור את מבנה ה-EV בצורת של הממברנה הדו-שכבתית. סרגל קנה מידה: 200 ננומטר. (B) נת"ע מציינת כי לכלי רכב חשמליים יש התפלגות גודל חלקיקים של כ-50-150 ננומטר, עם ריכוז של כ-1.6 x10 10 חלקיקים למ"ל. (C) זיהוי ביטויי TSG101, CD9 ו-CD63 באקסוזומים על ידי כתם מערבי. נתון זה נלקח מתוך Han, Y. D. et al.13. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
במהלך תהליך הניסוי הפורמלי, מספר נקודות הן קריטיות להשגת תוצאות הניסוי הטובות ביותר. בהתבסס על ניסיון העבר שלנו, מומלץ לבחור במעבר 3-6 ADSCs, מכיוון שהם מבטיחים את מצב התא הטוב ביותר האפשרי. לפני P3, ייתכן שתאי דם אדומים, תאי אנדותל ותאים שונים אחרים לא נבדקו. לאחר P6, התאים עשויים להזדקן בהדרגה, מה שיכול להשפיע על מצב ה-EV המופרש. שנית, יש לאסוף את הסופרנאטנט כאשר דרגת מפגש התאים היא בין 80% ל-90% כדי להבטיח הפרשה מספקת של כמה שיותר כלי רכב חשמליים. כדי לשמור על הטוהר המרבי של כלי רכב חשמליים, על החוקרים להיות זהירים במהלך שלוש הצנטריפוגות הראשונות ולוודא שלא נותרו שאריות נוזלים כדי למנוע מזיהומים וכדוריות לשאוף. במהלך שתי הצנטריפוגות האחרונות, יש לוודא כי הסופרנאטנט מוסר לחלוטין תוך הגנה על הכדור.
אולטרה-צנטריפוגה היא חסכונית ואינה דורשת טיפול נוסף. טכניקה זו נמצאת בשימוש נרחב במחקרי רכב חשמלי והוכיחה יעילות משביעת רצון בהשגת כלי רכב חשמליים, כפי שאושר בניסויי אפיון. עם זאת, ישנם כמה חסרונות בלתי נמנעים. ראשית, שיעור ההתאוששות של כלי רכב חשמליים נמוך. שנית, כלי רכב חשמליים נוטים להצטבר לפעמים. בנוסף, ניתן לבודד רכיבים שאינם תאיים, וחלק מכלי הרכב החשמליים עלולים להיקרע במהלך התהליך, מה שיוביל להצטברות פסולת 14,15,16. כדי להתמודד עם פגמים אלה, רוב המחקרים מתמקדים בטיהור כלי רכב חשמליים12,13. עם זאת, פרוטוקול זה מכסה את כל התהליך מתרבית תאים ועד לטיהור אקסוזום מכיוון שאנו מאמינים שהתהליך כולו משפיע על הסטטוס והטוהר של כלי הרכב החשמליים הסופיים שחולצו. חשוב להקפיד על ההנחיות הנ"ל במהלך המבצע. בנוסף, איסוף יותר סופרנאטנט ויישום תרבית תאים תלת-ממדית עשויים להועיל, שכן מחקרים רבים הוכיחו כי תרבית תלת-ממדית יעילה יותר בגירוי הפרשת כלי רכב חשמליים בהשוואה לתרבית דו-ממדית17,18.
פרוטוקול זה מתאר את תהליך חילוץ כלי הרכב החשמליים ממכשירי ADSC באמצעות אולטרה-צנטריפוגה. הוא מספק הדרכה מעשית ומאפשר לנסיינים להימנע ככל האפשר מפרטים במהלך המבצע. לסיכום, הפרוטוקול מסייע לנסיינים לשפר את איכות הדגימות ומשמש תזכורת לכך שעלינו לא רק להתמקד בפרטים של כל שלב אלא גם לשקול את הניסוי בכללותו.
למחברים אין אינטרס כלכלי להצהיר.
עבודה זו נתמכה חלקית על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (82202473).
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מסנן מחט Acrodisc של Supor Membrane | Acros Organics | 4652 | 0.22 μ m |
| מדיום בסיסי לתרבית תאים | OriCell | BHDM-03011 | |
| סרום בקר עוברי ללא EXO + תוסף תרבית (לתאי גזע מזנכימליים שמקורם בשומן אנושי) | OriCell | HUXMD-05002 | |
| מיקרוסקופ הפוך | OLYMPUS | Lx70-S8F2 | |
| צנטריפוגה במהירות נמוכה | Anhui USTC Zonkia Scientific Instruments Co., Ltd. | SC-3612 | |
| Normocin | InvivoGen | ant-nr-05 | |
| Optima Max-XP שולחני אולטרה-צנטריפוגה | בקמן קולטר | 393315 | |
| תמיסת פניצילין-סטרפטומיצין-ג'נטמיצין (100x) | Solarbio | P1410 |
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה