ここでは、処理時間>90%短縮、高い細胞生存率、広範な適合性を特徴とする、脂肪由来幹細胞および脂肪細胞を効率的に単離する標準的な方法を提示します。
方法論記事
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ここでは、処理時間>90%短縮、高い細胞生存率、広範な適合性を特徴とする、脂肪由来幹細胞および脂肪細胞を効率的に単離する標準的な方法を提示します。
脂肪由来幹細胞(ADSC)は、豊富な供給源、低侵襲の収穫、多系統分化の可能性、免疫調節特性により、再生医療における理想的な種子細胞として台頭しています。その応用は組織修復、疾患モデリング、細胞療法に及びます。しかし、高生存率のADSCの効率的な分離は、研究と臨床翻訳の進展に不可欠です。酵素分解とピペッティングによる機械的解離の組み合わせなどの従来の分離方法は、処理時間が1〜3時間に及び、細胞の生存率が低く(しばしば<70%)、バッチごとの大きな変動により後続実験が困難となります。
ここでは、これらの課題に対応するために機械波と酵素による分解を組み合わせたSoniConvertシステム(機械波を用いた細胞分離システム)を紹介します。このシステムは、デジタルフィードバックを通じて機械的波動媒介解離を調整するマイクロプロセッサ制御ユニットと、脂肪組織に最適化された組織特異的緩み試薬(5〜15分の培養期間)を統合しています。このアプローチにより、組織を単細胞懸濁液に迅速に変換でき、機械的解離は3〜9秒で完了します。
このシステムには3つの利点があります。(1) 酵素分解から初期細胞分離までのコア分離プロセスを約30分で完了する超高速処理(従来の方法と比べて>90%の短縮);(2) 高い生存率の維持率で、トリパンブルー染色により細胞生存率は80〜95%で、従来のプロトコルを超えています。(3) 広範な適合性。これにより得られる単細胞懸濁液は一次細胞培養、フローサイトメトリー、細胞毒性アッセイ、脂肪オルガノイド構築の要件を満たすこと。処理時間の短縮、細胞の完全性の向上、変動の制限により、このシステムは脂肪関連研究の実用的なプラットフォームを提供します。
脂肪由来幹細胞(ADSC)は、脂肪組織から分離された間葉幹細胞(MSC)の重要なサブセットであり、そのアクセス性、低侵襲的な採取、強固な増殖能力、多系統分化の可能性、そして強力なパラクリンおよび免疫調節特性により、大きな治療的可能性を示します 1,2,3,4 .これらの特性により、ADSCは再生医療、組織工学、免疫療法の有望な候補として位置づけられています。しかし、ADSCの翻訳的有用性は、機能的に完全な高純度集団を分離する能力にかかっており、このプロセスは技術的に依然として困難です。脂肪組織の独特な生物学的特徴は、2つの主要な障害をもたらします。(1) 脂肪細胞の高い脂質含有量が機械的処理時に破裂しやすく、遊離脂質が放出され、気質血管分率(SVF)を汚染し細胞の生存率を損なうため、5,6;そして(2)筋膜、内皮細胞、免疫細胞、血液成分からなる組織の構造的複雑さ7が脂肪由来細胞の分離を複雑にします。これらの制限は、代謝疾患モデリングや細胞療法などの下流応用において同様に重要な高品質なADSCや脂肪細胞を効率的かつ迅速かつ生存性保持型の分離方法の緊急性を強調しています。
現在、酵素分解、エクスプラント培養、機械的分離8,9,10など、脂肪由来細胞の単離にいくつかの確立された方法が利用可能です。最も広く採用されている方法である酵素的消化は、コラーゲナーゼを使って細胞外マトリックス(ECM)成分を分解し、被包された幹細胞を放出します。この方法には通常、組織のミンチング、コラーゲン酵素の消化(37°C、1–2時間)、遠心分離によるSVF分離、そして付着培養精製が含まれます。ECM分解には効果的であるものの、酵素による消化には顕著な欠点があります。処理時間が長く(合計3〜4時間)、大量のサンプル量への依存、そして酵素細胞毒性や動物由来コラーゲンによるバッチごとの変動のリスクがあり、これらはすべて臨床翻訳を妨げます。組織断片からの幹細胞移動を利用するエクスプラント培養は、生存能力が保たれた細胞を得られますが、スループットが低く、細胞回復が遅れる(7〜10日)という問題があります。物理的な破壊(例:振動、せん断)に依存する機械的解離は処理時間を短縮しますが、しばしば細胞の完全性を損なうため、生存率の低下や不純な集団の発生につながります。これらの手法は総合的に見て、効率、純度、生存可能性という臨床レベルの細胞分離の重要な基準を調和させることに失敗しています。そこで、酵素的消化と機械的波媒介解離を組み合わせた、脂肪由来細胞(脂肪細胞およびADSC)を分離する新しい方法を提案します。このアプローチは2つの重要な進歩を達成します。(1) 時間効率:事前最適化された動物性不使用酵素カクテルと低周波機械波を組み合わせることで、総処理時間を3〜4時間から約30分に短縮します(図1);(2) 生存性維持:穏やかな機械的分散により脂肪細胞の破裂と脂質放出を最小限に抑えます。重要なのは、30分という時間枠はコア分離作業(消化、機械的解離、ろ過、初期遠心分離)を指し、粗脂肪細胞およびSVF分画を得るためのものである。赤血球(RBC)溶解などのオプションの下流精製工程は追加の取り扱い時間を必要とします。
当社の最適化された脂肪細胞分離法は、複数の研究および臨床分野での応用に大きな可能性を示しています。基礎研究において、得られた高生存率細胞は脂肪生成および骨形成分化研究において卓越した性能を示し、組織工学応用のための信頼できる細胞源を提供しています。トランスレーショナル医療において、臨床研究によりADSCsは変形性関節症12、心血管疾患13、多発性硬化症14、炎症性腸疾患(IBD)/クローン病15などの治療において治療的可能性を示しています。急速に分離されたADSCは、脂肪組織オルガノイドの構築や細胞治療の応用の理想的な構成要素となり、薬物スクリーニングや疾患モデリング研究の大幅な進展に寄与します。さらに、高品質な単一細胞懸濁液は単細胞RNAシーケンスに適しています。結論として、この統合的アプローチは脂肪組織のための堅牢な技術基盤を確立し、再生医療における基礎研究と臨床応用の両方を支援します。
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すべての動物研究は、中国科学技術部の実験 動物管理条例 (2017年3月改正)に従って行われ、四川農業大学動物倫理福祉委員会(許可番号:20230089)によって承認されました。このプロトコルには、市販されている機械的波支援組織解離装置であるSoniConvertシステム(以下、機械的解離システム)の使用が必要です。このプロトコルは豚の脂肪組織に最適化されており、この特殊な装置への依存が大きな制約となっています。
1. 脂肪組織の採取と調製

図2:細胞分離のための豚ULB採取。 (A) ピッグバック脂肪組織の構造図;(B) バマミニピッグの切断現場; (C) 背中の脂肪組織の提示、皮下脂肪は上層(ULB)と内層(ILB)の2層から成り立っています。 (D) ULBの収集。略称:ULB = 背中の上層;ILB = 背中の内層。 この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。
一時停止点:採取した脂肪組織は、氷のように冷たい無菌生理食塩水またはD-Hanks溶液で4°Cで短時間保存し、その後さらなる解剖を行うことができます。
注:目的はULBを回収することです。解離時には背中の皮下脂肪組織(ILB)の下層を含まないようにしてください。
2. 細胞分離と均質化
3. 単一セル懸濁液を得るためのろ過
4. 下流の応用と解析
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図1:脂肪由来細胞分離過程の概略図。図は伝統的な方法と現在の方法を例示的なワークフローとして示しています。脂肪由来細胞の分離には主に3つのステップがあります。1つ目は前処理です。二つ目は脂肪組織を解離させて細胞を放出することです。最後にはろ過と遠心分離による細胞分離です。この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。
図1
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本研究は、従来の手法の重大な限界に対応する、脂肪由来細胞(主に脂肪細胞およびADSC)を単離するための新しい統合的アプローチを導入します。組織特異的な酵素的緩和と精密な機械的波解離を組み合わせることで、このシステムは高速(総処理時間~30分)、高い生存率(80–95%)、そして再現性のある細胞分離を実現しています。
従来の酵素による消化は広く使われていますが、長時間のコラーゲン酵素培養(1〜3時間)と過酷な機械的ピペッティングに依存しており、破裂した脂肪細胞からの脂質放出、酸化ストレス、そしてその後の生存能力喪失(しばしば<70%)を引き起こします16,17。対照的に、我々のアプローチは二重作用機構を採用しています。(1) 細胞膜を損なうことなくECM架橋を穏やかに破壊する短時間(5〜15分)脂肪特異的緩和試薬、(2) 精密かつ低振幅の組織解離を可能にするマイクロプロセッサ制御の機械波。この相乗効果...
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著者の趙子怡と余嘉英は、SoniConvertシステム(SC-L1W)およびこのプロトコルで使用される脂肪組織解離キット(TM008)を製造する成都DosSenseバイオテック有限公司に所属しています。他の著者たちは競合する利害はないと宣言しています。
この研究は中国国家自然科学基金(Li M: 32421005 and 32225046, Lu L: 32472857)からの助成金によって支援されました。中国西藏自治区の科学技術プロジェクト(XZ202501ZY0147からM.L.まで)、中国ポスドク科学基金(Lu L: 2024M763881)、重慶ポスドク特別資金(呂一、2023CQBSHTB3098)、国家・省級イノベーション・起業家精神学部研修プログラム(Lu L: 202510626001);農業科学技術専攻プロジェクト。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| タイプ組織解離キット | ドクセンス | TM001 | タイプ組織解離剤(A型溶液)およびタイプ組織解離バッファー(Aバッファー)を含みます。 |
| 脂肪形成分化培地キット | オリセル | GUXMD-90031 | 脂肪形成の分化に用いられ、高グルコースのデュルベッコ改良イーグルズ培地(未修飾)および維持培地が含まれます |
| アリザリン レッド S | オリセル | A5533ALIR-10001 | 骨成性分化のための鉱化染色(pH 5.2) |
| アスコルビン酸 | シグマ・オルドリッチ | A4544 | L-アスコルビン酸、骨形成誘導のための細胞培養試験 |
| バマ・ミニピッグ | 成都ドーシー実験動物有限公司 | 1歳のオス、SPFグレードの動物が標準化されたワクチン接種、駆虫、清掃手順のもとで飼育されています。https://www.cd-dossy.cn/animalpl_detail/12606067609851863 04.html | |
| Bio-Rad TC20自動セルカウンター | バイオ・ラッド研究所 | 1450011 | 生存可能性と収量評価のための自動細胞カウンター |
| ボディピー | サーモフィッシャー・サイエンティフィック | D3922 | 中性脂質染色 |
| BSA(5%) | シグマ・オルドリッチ | A9418 | ブロッキング用の牛血清アルブミン、凍乾粉末 |
| カルシトリオール | シグマ・オルドリッチ | C9756 | 1α,25-ジヒドロキシビタミンD3、骨形成誘導用 |
| セルシーブ(70 & MU;m) | コーニング | 352350 | ファルコン70およびミュー;FACSサンプル準備用の無菌M細胞ストレーナー |
| セルストレーナー(200 & MU;m) | プルリセレクト | 43-50200-03 | プルリストレーナー、PETメッシュ、50 mLチューブ、滅菌・無菌装着; |
| 遠心分離機チューブ(50 mL) | コーニング | 352098 | Falcon 50 mL 高透明度円錐管、滅菌、ポリプロピレン |
| カウントスライド(Bio-Rad TC20用) | バイオ・ラッド研究所 | 1450011 | TC20自動セルカウンター用のデュアルチャンバーカウントスライド |
| 培養皿(100mm) | コーニング | 430167 | 無菌ポリスチレン皿、吊り下げ型オルガノイド形成用 |
| デキサメタゾン | シグマ・オルドリッチ | D4902 | ≥脂肪形成および骨形成誘導において98%です |
| D-ハンクスバランスソルト溶液(PBS) | ギブコ | 10010015 | 予備4度に冷却;C、pH 7.4。 |
| DMEM | ギブコ | 11965084 | これは新鮮な分離SVF培養に使用されます |
| DNase I | ビヨタイム | D7073 | これは任意で、凝固が観察された場合は推奨されます。 |
| エタノール | シグマ・オルドリッチ | 459836 | 表面消毒は75%。 |
| 胎児用牛血清(FBS) | ギブコ | A4736201 | テトシステム承認、米国産、無菌・nbsp; |
| フローサイトメーター | BDバイオサイエンス | BD FACSカントII | 3つのレーザー(405 nm、488 nm、633 nm)、8つの蛍光チャネル、表面マーカー解析用(CD73、CD90、CD11b、CD45)、70 を満たす |
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