Bu protokol, insan yağ kaynaklı mezenkimal kök hücrelerin (ADSC'ler) kültürlenmesinden ve süpernatantın toplanmasından ultrasantrifüjleme kullanılarak hücre dışı veziküllerin (EV'ler) çıkarılmasına kadar tüm prosedürleri açıklar.
Yöntem makalesi
Bu protokol, insan yağ kaynaklı mezenkimal kök hücrelerin (ADSC'ler) kültürlenmesinden ve süpernatantın toplanmasından ultrasantrifüjleme kullanılarak hücre dışı veziküllerin (EV'ler) çıkarılmasına kadar tüm prosedürleri açıklar.
İnsan yağ kaynaklı mezenkimal kök hücreler (ADSC'ler), çeşitli doku ve organların yenilenmesini ve yeniden yapılandırılmasını teşvik edebilir. Son araştırmalar, rejeneratif işlevlerinin hücre-hücre temasına ve hücre parakrin etkilerine atfedilebileceğini düşündürmektedir. Parakrin etkisi, hücrelerin, hücre dışı veziküllerin (EV'ler) taşıyıcı olarak işlevsel bir rol oynadığı kısa mesafelerde etkileşime girmesi ve bilgi aktarması için önemli bir yoldur. Rejeneratif tıpta ADSC EV'ler için önemli bir potansiyel vardır. Bu yöntemlerin etkinliği hakkında çok sayıda çalışma bildirilmiştir. EV'lerin çıkarılması ve izole edilmesi için çeşitli yöntemler şu anda santrifüjleme, çökeltme, moleküler boyut, afinite ve mikroakışkanlar gibi ilkelere dayalı olarak tanımlanmaktadır. Ultrasantrifüjleme, EV'leri izole etmek için altın standart olarak kabul edilir. Bununla birlikte, ultrasantrifüjleme sırasında alınacak önlemleri vurgulamak için titiz bir protokol hala mevcut değildir. Bu çalışma, ADSC kültürü, süpernatan toplama ve EV ultrasantrifüjlemesinde yer alan metodolojiyi ve önemli adımları sunmaktadır. Bununla birlikte, ultrasantrifüjleme uygun maliyetli olmasına ve daha fazla tedavi gerektirmemesine rağmen, düşük geri kazanım oranı ve EV agregasyonu gibi bazı kaçınılmaz dezavantajlar vardır.
Çoğu ADSC yağ dokusundan türetilir ve miyokard, kemik ve deri1 dahil olmak üzere çeşitli doku ve organların rejenerasyonunu ve yeniden inşasını teşvik ettiği gösterilmiştir. Son araştırmalar, ADSC'lerin rejeneratif fonksiyonunun hücreler arası temasa ve hücrelerin parakrin etkilerine bağlı olabileceğini düşündürmektedir2. Parakrin etkisi, hücrelerin kısa mesafelerde etkileşime girmesi ve bilgi aktarması için önemli bir araçtır ve bu işlev, hücre dışı veziküller (EV'ler) aracılığıyla sağlanır.
EV'ler, hücreler tarafından üretilen, çapı 40 nm ila 160 nm arasında değişen (ortalama yaklaşık 100 nm ile) çift katmanlı zar yapılarıdır. Sitokin üretimi, hücre proliferasyonu, apoptoz ve metabolizma gibi farklı hücresel fonksiyonları etkilerler 3,4. Kemik rejenerasyonunun teşvik edilmesi, oral mukozal doku rejenerasyonu, doku nakli sonrası yağ dokusu sağkalımı ve cilt yara onarımı dahil olmak üzere ADSC EV'lerin işlevleri üzerine çok sayıda çalışma yapılmıştır 5,6,7,8. ADSC EV'lerin rejeneratif tıptaki muazzam potansiyeli açıktır. EV'leri süpernatanttan çıkarmak ve ayırmak için santrifüjleme, çökeltme, moleküler büyüklük, afinite ve mikroakışkanlara dayalı teknikler gibi çeşitli yöntemler mevcuttur. Ultrasantrifüjleme yöntemi, EV'leri izole etmek için yaygın olarak altın standart olarak kabul edilir9. EV ayırma için ultrasantrifüjlemenin temel prensibi, numunedeki partiküllerin değişen sedimantasyon katsayılarına sahip olması ve bunun sonucunda bunların farklı ayırma katmanlarında sedimantasyon ve agregasyon ile sonuçlanması gerçeğine dayanmaktadır. Bununla birlikte, ultrasantrifüjleme sırasında önlemleri vurgulayan ayrıntılı bir protokol henüz oluşturulmamıştır.
Bu nedenle, bu çalışma, ADSC kültürünü, süpernatant koleksiyonunu ve EV'lerin ultrasantrifüj prosedürlerini ve kilit noktalarını mantıklı bir bilgi akışı ve açık, resmi bir dille objektif bir şekilde özetlemektedir. Bu, gelecekteki deneyler için değerli bir referans sağlar.
Protokol adımlarına genel bakış Şekil 1'de gösterilmektedir. Çalışmada kullanılan reaktiflerin ve ekipmanların detayları Malzeme Tablosunda listelenmiştir.
1. Medya hazırlığı
2. ADSC'lerin canlandırılması ve kültürlenmesi
NOT: ADSC'leri yeniden canlandırın.
3. Süpernatan ADSC'lerin toplanması ve EV'lerin çıkarılması
İlk olarak, ADSC'ler, morfolojileri10 ve yüzey antikorları dahil olmak üzere karakterize edildi ve tanımlandı. Şekil 2A'ya dayanarak, ADSC'lerin bir iğ şeklinde düzenlendiği ve yoğun büyümeden sonra bir girdap oluşturduğu açıktır. Kültürlenen hücreler adipojenik, osteojenik ve kondrojenik hücrelere ayrıldı ve Yağ Kırmızısı O, Alizarin Kırmızısı ve Alcian Mavisi11 ile boyandı. İndüklenmiş farklılaşma deneyi ve akış sitometrisi, bunların gerçekten çok yönlü farklılaşma potansiyeline sahip ADSC'ler olduğunu doğruladı. Bununla birlikte, sonuçlarda hücrelerin "'si CD45 pozitiftir, bu da yeterli pozitif ve negatif antikorlar onu desteklediği için sonucu etkilemeyecektir (Şekil 2A,B).
Daha sonra, çıkarılan EV'lerin tanımlanması esastır. Esas olarak üç yönü içerir: morfoloji, parçacık boyutu ve işaretleyici proteinler. TEM sonuçları, çift katmanlı bir membran12 ile fincan şeklindeki EV yapısını açıkça ortaya koymaktadır (Şekil 3A). NTA, EV'lerin yaklaşık 1,6 x 1010 parçacık/mL'lik bir konsantrasyonla yaklaşık 50-150 nm'lik bir parçacık boyutu dağılımına sahip olduğunu gösterir (Şekil 3B). Western Blot analizi ayrıca CD9, CD63 ve TSG10113 dahil olmak üzere EV'lerin belirteç proteinlerinin düzgün bir şekilde ifade edildiğini göstermektedir (Şekil 3C).

Şekil 1: Protokol adımlarına genel bakış. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: ADSC'lerin karakterizasyonu. (A) ADSC'lerin morfolojisi fusiformdur. ADSC'ler sırasıyla adipojenik, osteojenik ve kondrojenik farklılaşma için besiyerinde kültürlendi. Adipojenik farklılaşma, Yağ Kırmızısı O boyama ile tespit edildi. Osteojenik ve kondrojenik farklılaşma sırasıyla Alizarin Kırmızısı ve Alcian Mavisi boyaması ile doğrulandı. Ölçek çubuğu: 100 μm. (B) MSC yüzey belirteçleri (CD90, CD105, CD29 ve CD73) ve hematopoietik hücreye özgü belirteçler (CD31, CD34, CD45 ve HLA-DR) için ADSC'lerin akış sitometrisi analizi. Geçit stratejisi: önce boş grubu daire içine alın. Buna dayanarak, CD90, CD105, CD29, CD73, CD31, CD34, CD45 ve HLA-DR'yi her grubun etiketli antikorlarına göre art arda daire içine alın. Bu şekil Han, Y. D. ve ark.13'ten uyarlanmıştır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: EV'lerin karakterizasyonu. (A) TEM sonuçları, iki katmanlı zarın fincan şeklindeki EV yapısını açıkça ortaya koymaktadır. Ölçek çubuğu: 200 nm. (B) NTA, EV'lerin yaklaşık 50-150 nm'lik bir partikül boyutu dağılımına sahip olduğunu ve yaklaşık 1.6 x 1010 partikül / mL'lik bir konsantrasyona sahip olduğunu gösterir. (C) Eksozomlarda TSG101, CD9 ve CD63 ekspresyonlarının Western blot ile tespiti. Bu şekil Han, Y. D. ve ark.13'ten uyarlanmıştır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Resmi deney süreci sırasında, en iyi deneysel sonuçları elde etmek için birkaç nokta çok önemlidir. Önceki deneyimlerimize dayanarak, mümkün olan en iyi hücre durumunu sağladıkları için geçiş 3-6 ADSC'lerin tercih edilmesi önerilir. P3'ten önce, kırmızı kan hücreleri, endotel hücreleri ve diğer çeşitli hücreler taranmamış olabilir. P6'dan sonra, hücreler yavaş yavaş yaşlanabilir ve bu da salgılanan EV'lerin durumunu etkileyebilir. İkinci olarak, mümkün olduğu kadar çok EV'nin yeterli salgılanmasını sağlamak için hücre birleşme derecesi %80 ile %90 arasında olduğunda süpernatant toplanmalıdır. EV'lerin maksimum saflığını korumak için, araştırmacılar ilk üç santrifüjleme sırasında dikkatli olmalı ve safsızlıkların ve peletlerin aspirasyonunu önlemek için sıvı kalıntısı kalmadığından emin olmalıdır. Son iki santrifüj sırasında, peleti korurken süpernatantın tamamen çıkarıldığından emin olun.
Ultrasantrifüj uygun maliyetlidir ve daha fazla tedavi gerektirmez. Bu teknik, EV çalışmalarında yaygın olarak kullanılmaktadır ve karakterizasyon deneyleri ile onaylandığı gibi, EV'lerin elde edilmesinde tatmin edici bir verimlilik göstermiştir. Bununla birlikte, bazı kaçınılmaz dezavantajlar vardır. İlk olarak, EV'lerin geri kazanım oranı düşüktür. İkincisi, EV'ler bazen toplanma eğilimindedir. Ek olarak, hücresel olmayan bileşenler izole edilebilir ve bazı EV'ler işlem sırasında yırtılarak döküntü birikimine yol açabilir 14,15,16. Bu kusurları gidermek için çoğu araştırma EV'leri saflaştırmaya odaklanmaktadır 12,13. Bununla birlikte, bu protokol hücre kültüründen eksozom saflaştırmasına kadar tüm süreci kapsar, çünkü tüm sürecin nihai ekstrakte edilen EV'lerin durumunu ve saflığını etkilediğine inanıyoruz. Çalışma sırasında yukarıda belirtilen yönergelere uymak çok önemlidir. Ek olarak, çok sayıda çalışma, 3D kültürün 2D kültüre kıyasla EV'lerin salgılanmasını uyarmada daha etkili olduğunu gösterdiğinden, daha fazla süpernatant toplamak ve 3D hücre kültürü uygulamak faydalı olabilir17,18.
Bu protokol, ultrasantrifüjleme kullanarak EV'leri ADSC'lerden çıkarma sürecini ana hatlarıyla belirtir. Pratik rehberlik sağlar ve deneycilerin işlem sırasında mümkün olduğunca ayrıntılardan kaçınmasını sağlar. Özetle, protokol deneycilere numunelerin kalitesini iyileştirmede yardımcı olur ve sadece her adımın ayrıntılarına odaklanmamamız gerektiğini, aynı zamanda deneyi bir bütün olarak düşünmemiz gerektiğini hatırlatır.
Yazarların beyan edecek herhangi bir mali çıkarı yoktur.
Bu çalışma kısmen Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (82202473) tarafından desteklenmiştir.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| Acros Organics | 4652 | mu'nun Akrodisk İğneli Filtresi | ; |
| Hücre Kültürü için m Bazal Ortam | OriCell | BHDM-03011 | |
| EXO + Kültür Takviyesi Olmadan Fetal Sığır Serumu (İnsan Yağ Kaynaklı Mezenkimal Kök Hücreler için) | OriCell | HUXMD-05002 | |
| Ters Mikroskop | OLYMPUS | Lx70-S8F2 | |
| Düşük Hızlı Santrifüj | Anhui USTC Zonkia Scientific Instruments Co.,Ltd. | SC-3612 | |
| Normocin | InvivoGen | ant-nr-05 | |
| Optima Max-XP Masaüstü Ultrasantrifüj | Beckman Coulter | 393315 | |
| Penisilin-Streptomisin-Gentamisin Çözeltisi (100x) | Solarbio | P1410 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste
İzin iste