Izolacja mezenchymalnych komórek macierzystych pochodzących z pępowiny o wysokiej wydajności i niskich uszkodzeniach
5 lipca 2024
To badanie przedstawia unikalną procedurę sekcji w celu zachowania integralności galarety Whartona (WJ), co skutkuje mniej uszkodzonym WJ oraz większą ilością i żywotnością pobranych mezenchymalnych komórek macierzystych (MSC). Metoda ta wykazuje lepszą wydajność i zdolność proliferacyjną w porównaniu z konwencjonalnymi metodami ostrej sekcji.
W naszych badaniach wykorzystaliśmy ludzkie komórki macierzyste do stworzenia różnych organoidów. Mogą naśladować ludzkie narządy. Opracowaliśmy unikalne techniki współróżnicowania metadonu i endodermy.
Umożliwiają one tym organoidom tworzenie bogatych sieci krwionośnych. Organoidy te będą promować rozwój narządów, medycynę regeneracyjną, model choroby, badania przesiewowe leków i medycynę spersonalizowaną, taką jak przeszczep organoidów. Nasz protokół wypełnia lukę badawczą w optymalizacji izolacji nienaruszonej galaretki Whartona od pępowiny przy jednoczesnym zachowaniu jej składników przynaczyniowych i podocznych.
Metoda ta ma na celu zwiększenie wydajności, żywotności i zdolności proliferacyjnych mezenchymalnych komórek macierzystych, oferując opłacalne podejście do zwiększenia produkcji MSC. Zaletą naszego protokołu jest jego zdolność do uzyskania wyższej ilości używanej galaretki Whartona i zebrania większej liczby MSCs o lepszej zdolności proliferacyjnej w porównaniu z tradycyjnymi metodami. Aby rozpocząć, umieść wszystkie sterylne narzędzia chirurgiczne na platformie roboczej.
W komorze bezpieczeństwa biologicznego zdezynfekuj powierzchnię probówki zawierającej wcześniej pobraną ludzką pępowinę 75% etanolem. Pobrać próbkę na szalkę Petriego. Zanurz próbkę z węzłami w 75% etanolu na 30 sekund.
Następnie, na nowej szalce Petriego, kilkakrotnie przepłukać próbkę sterylnym PBS. Za pomocą nożyczek chirurgicznych i kleszczy odetnij węzły, a następnie przetnij sznur między dwoma węzłami poprzecznie na krótkie kawałki. Perfuzjuj żyłę za pomocą PBS za pomocą pipety o pojemności jednego mililitra, aż płyn wychodzący z drugiego końca pępowiny stanie się całkowicie przezroczysty.
Przenieś jeden z już odciętych kawałków pępowiny na nową szalkę Petriego. Dodaj odpowiednią ilość PBS, aby przewód był mokry przez całą operację. Chwyć sznurek kleszczami i wyciągnij tętnice wzdłuż jego głównej osi za pomocą zacisków na komary.
Aby zamocować sznurek poziomo, grubszą stroną skierowaną do góry, włóż jedno ostrze kleszczy do żyły pępowinowej i mocno ją zaciśnij, upewniając się, że kleszcze zaciskają się po grubszej stronie. Za pomocą skalpela wykonaj liniowe nacięcie na warstwie nabłonka owodniowego od jednego końca do drugiego, wzdłuż krawędzi drugiego ostrza kleszczy. Od narożnika szczeliny do cięcia podnieś róg nabłonka owodniowego za pomocą zacisków zębowych i kontynuuj cięcie poziome nieco dalej nożyczkami rogówkowymi wzdłuż wewnętrznej powierzchni nabłonka.
Oddziel galaretkę Whartona i nabłonek owodniowy za pomocą zacisków i stopniowo rozszerzaj się na cały okrąg jednego końca pępowiny. Oderwij warstwę nabłonka wzdłuż. Włóż oba ostrza kleszczyków do żyły.
Zaciśnij część galaretki Whartona, a następnie odwróć ją na lewą stronę, aby odsłonić nabłonek żyły pępowinowej. Łatwo oderwij nabłonek żyły. Umieść zebraną galaretkę Whartona na wstępnie oznaczonej 90-milimetrowej szalce Petriego i pokrój ją na jedno- lub trzymilimetrowe kawałki nożyczkami i kleszczami.
Odwróć naczynie nakrętką na dnie i umieść je w inkubatorze z 5% dwutlenkiem węgla w temperaturze 37 stopni Celsjusza na 30 minut. Zmieniaj pożywkę do hodowli ludzkich mezenchymalnych komórek macierzystych co trzy dni. W porównaniu z konwencjonalnym podejściem, unikalna procedura sekcji wykazała znaczny wzrost wydajności galaretki Whartona.
Dalsza analiza polegająca na zliczaniu całkowitej ilości mezenchymalnych komórek macierzystych Galaretki Whartona za pomocą obu metod wykazała wyraźną lukę w ilości komórek wraz ze wzrostem liczby pasaży. Tempo proliferacji mezenchymalnych komórek macierzystych w nowej metodzie było znacznie wyższe po dwóch dniach.
Przegląd
Niniejsze badanie przedstawia unikalną procedurę tępej dyssekcji w celu optymalizacji izolacji nienaruszonej galarety Whartona (WJ) z pępowiny. Metoda ta pozwala zachować integralność WJ, co skutkuje mniejszymi uszkodzeniami i uzyskaniem większej liczby żywotnych mezenchymalnych komórek macierzystych (MSCs).
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Badania nad komórkami macierzystymi
- Medycyna regeneracyjna
- Rozwój organoidów
Wprowadzenie
- Galaretka Wharton’a jest bogatym źródłem mezenchymalnych komórek macierzystych.
- Konwencjonalne metody ostrej dysekcji mogą uszkodzić galaretkę Wharton’a i zmniejszyć żywotność komórek.
- Istnieje potrzeba opracowania ulepszonych technik izolacji galaretki Wharton’a, które pozwolą zachować jej składniki.
- Niniejsze badanie ma na celu wypełnienie luki w optymalizacji metod izolacji galaretki Wharton’a.
Cel badania
- Opracowanie techniki tępej dyssekcji w celu izolacji WJ.
- Zwiększenie wydajności i żywotności MSCs pozyskiwanych z WJ.
- Porównanie skuteczności nowej metody z technikami tradycyjnymi.
Zastosowane metody
- Procedura tępej dyssekcji w celu izolacji pępowiny (WJ).
- Ocena wydajności i żywotności MSC.
- Porównanie z konwencjonalnymi metodami ostrej dyssekcji.
- Ocena zdolności proliferacyjnej zebranych MSC.
Główne wyniki
- Metoda tępego rozczłonkowania spowodowała mniejsze uszkodzenia WJ.
- Uzyskano większą liczbę żywych MSC w porównaniu do rozczłonkowania ostrym narzędziem.
- Nowa technika wykazała wyższą zdolność proliferacyjną MSC.
- Wyniki wskazują na potencjał do usprawnienia zastosowań w medycynie regeneracyjnej.
Wnioski
- Technika tępego rozczłonkowania jest skuteczna w izolacji WJ.
- Zwiększa ona wydajność i żywotność MSC, wspierając dalsze badania.
- Metoda ta może przyczynić się do rozwoju medycyny regeneracyjnej oraz tworzenia organoidów.
Najczęściej zadawane pytania
Zastosowanie w przemyśle
Wysokowydajna izolacja mezenchymalnych komórek macierzystych (MSC) pochodzących z pępowiny przy minimalnych uszkodzeniach pozwala rozwiązać krytyczny problem ograniczoności źródeł komórek w skalowalnej produkcji dla medycyny regeneracyjnej i zaawansowanych modeli przedklinicznych. Zwiększona żywotność i zdolność proliferacyjna MSC uzyskanych dzięki temu protokołowi mają bezpośredni wpływ na niezawodność późniejszego modelowania chorób, rozwoju organoidów oraz badań translacyjnych. Standaryzowana i powtarzalna izolacja MSC wspiera decyzje portfelowe na poziomie przedsiębiorstwa poprzez redukcję zmienności biologicznej i zwiększenie pewności prognostycznej we wczesnych etapach badań i rozwoju (R&D).
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Umożliwia niezawodne pozyskiwanie pierwotnych MSC do weryfikacji szlaków sygnałowych w badaniach opartych na hipotezach.
- Zmniejsza niejednoznaczność biologiczną poprzez dostarczanie wysokiej czystości, żywotnych populacji komórek do badań mechanistycznych.
- Wspiera funkcjonalną walidację celów w systemach komórkowych istotnych dla przebiegu chorób.
Przesiewanie i opracowywanie testów
- Ułatwia przygotowanie standaryzowanych kultur MSC dla powtarzalnego opracowywania testów.
- Poprawia skalowalność i przepustowość testów poprzez zwiększenie początkowych plonów komórkowych.
- Umożliwia wiarygodną ocenę związków w platformach przesiewowych opartych na organoidach i kokulturach.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Zapewnia wysokiej jakości MSC do opracowywania organoidów i modeli chorób o znaczeniu translacyjnym.
- Wspiera ciągłość procesu od fazy odkryć po walidację przedkliniczną poprzez minimalizację zmienności źródła komórek.
- Zwiększa wartość prognostyczną badań przedklinicznych dzięki poprawie żywotności i proliferacji komórek.
Integracja potoku i przepływu pracy
Niniejszy protokół izolacji MSC integruje etap wczesnych odkryć z rozwojem modeli przedklinicznych, wspierając procesy badawcze od walidacji celu po screening oparty na organoidach.
- Biologia odkrywcza: Dostarcza wysokiej jakości MSC do analizy szlaków sygnałowych i ograniczania ryzyka mechanistycznego.
- Przesiewanie: Zapewnia powtarzalne, wysokowydajne preparaty komórkowe dla ilościowych wyników testów.
- Analityka: Umożliwia analizę porównawczą wydajności, żywotności i proliferacji komórek w zależności od metod izolacji.
- Badania translacyjne: Wspiera rozwój modeli istotnych dla konkretnych jednostek chorobowych oraz badania nad biomarkerami.
- Wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Ustanawia zestandaryzowaną, skalowalną możliwość pozyskiwania komórek dla wielu programów B+R.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną i redukuje niejednoznaczność mechanistyczną w badaniach opartych na komórkach.
- Wartość operacyjna: Poprawia standaryzację, powtarzalność i skalowalność izolacji MSC.
- Wartość strategiczna: Wspiera lepsze decyzje typu go/no-go i efektywność kapitałową poprzez redukcję ryzyka biologicznego.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację skorygowaną o ryzyko oraz rozwój programów regeneracyjnych i translacyjnych.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymagana jest wiedza techniczna w zakresie sterylnej manipulacji tkankami oraz techniktępej dyssekcji.
- Konieczny jest dostęp do komór bezpieczeństwa biologicznego, instrumentów chirurgicznych oraz infrastruktury do hodowli komórkowych.
- Wymagana jest standaryzacja międzyzespołowa w celu zapewnienia powtarzalności wyników pomiędzy partiami i ośrodkami.
- Można potrzebować adaptacji protokołu dla różnych źródeł pępowin lub systemów modelowych.
- Poprawa wydajności i żywotności zależy od precyzyjnego wykonania poszczególnych kroków protokołu.
