Diese Studie stellt ein einzigartiges stumpfes Dissektionsverfahren vor, um die Integrität von Wharton-Gelee (WJ) zu erhalten, was zu weniger beschädigtem WJ und einer größeren Menge und Lebensfähigkeit der entnommenen mesenchymalen Stammzellen (MSCs) führt. Die Methode zeigt eine überlegene Ausbeute und Proliferationsfähigkeit im Vergleich zu herkömmlichen scharfen Dissektionsmethoden.
Mesenchymale Stammzellen (MSCs) sind eine Population multipotenter Zellen mit bemerkenswerten regenerativen und immunmodulatorischen Eigenschaften. Wharton-Gelee (WJ) aus der Nabelschnur (UC) hat als herausragende Quelle für MSCs im biomedizinischen Bereich zunehmend an Interesse gewonnen. Es sind jedoch Herausforderungen wie das begrenzte Angebot und die mangelnde Standardisierung bestehender Methoden entstanden. In diesem Artikel wird eine neuartige Methode zur Verbesserung der MSC-Ausbeute vorgestellt, indem intaktes WJ aus der Nabelschnur präpariert wird. Bei der Methode wird die Epithelschicht durch stumpfe Dissektion entfernt, wodurch die Integrität des gesamten WJ erhalten bleibt und die Menge und Rentabilität der geernteten MSCs erhöht wird. Dieser Ansatz reduziert den WJ-Abfall im Vergleich zu herkömmlichen scharfen Dissektionsmethoden erheblich. Um die Reinheit der WJ-MSCs zu gewährleisten und den externen zellulären Einfluss zu minimieren, wurde ein Verfahren durchgeführt, bei dem die innere Spannung zum Abziehen des Endothels nach dem Umklappen des UC verwendet wird. Zusätzlich wurde die Petrischale während der Explantatkultur für kurze Zeit invertiert, um die Anheftung und das Zellwachstum zu verbessern. Vergleichende Analysen zeigten die Überlegenheit der vorgeschlagenen Methode und zeigten eine höhere Ausbeute an WJ und WJ-MSCs bei besserer Rentabilität als bei herkömmlichen Methoden. Die ähnliche Morphologie und das Expressionsmuster von Zelloberflächenmarkern bei beiden Methoden bestätigen ihre Charakterisierung und Reinheit für verschiedene Anwendungen. Diese Methode bietet einen Ansatz mit hoher Ausbeute und hoher Lebensfähigkeit für die WJ-MSC-Isolierung und zeigt ein großes Potenzial für die klinische Anwendung von MSCs.
Seit der ersten Isolierung von mesenchymalen Stammzellen (MSCs) aus Wharton-Gelee (WJ) im Jahr 1991 haben diese multipotenten Stammzellen aufgrund ihrer regenerativen Eigenschaften und ihrer Fähigkeit zur Differenzierung mehrerer Linien große Aufmerksamkeit bei Forschern auf sich gezogen1. MSCs können aus verschiedenen Quellen isoliert werden, darunter Knochenmark, peripheres Blut, Zahnpulpa, Fettgewebe, fetales Gewebe (Abtreibung beim Menschen) und geburtsbedingtes Gewebe2. Die Nabelschnur (UC) hat sich aufgrund ihrer nicht-invasiven Natur, ihrer reichlichen Zellausbeute und Differenzierungsfähigkeit als vielversprechendes Reservoir erwiesen und weist eine hohe Proliferationsrate, ein hohes Differenzierungspotenzial und Immunmodulationseigenschaften auf3. Fetale MSCs weisen eine starke Stamm- und Immunität auf, was sie zum Hauptaugenmerk klinischer Studien und der Grundlagenforschung macht, die in den letzten zwei Jahrzehnten durchgeführt wurden 2,4,5. UC-abgeleitete MSCs haben im Vergleich zu anderen MSC-Quellen, wie Knochenmark oder Fettgewebe, ein überlegenes therapeutisches Potenzial 6,7.
Das UC besteht aus Amnionepithel, drei Gefäßen (zwei Arterien und einer Vene) und der gallertartigen Substanz WJ3. Interessanterweise stellt die UC ein einfaches Gefäßsystem dar, das nur aus dem Endothel und dem Mesothel, nicht aber aus der Tunica adventitia besteht; der WJ enthält keine Lymphe oder Nerven8. Der UC stellt eine einzigartige Struktur dar, die sich ideal für die Segmenttrennung eignet. UC-MSCs befinden sich hauptsächlich im WJ. MSCs konnten aus verschiedenen Kompartimenten des WJ isoliert werden, einschließlich Amnion, Subamnion (das Amnion und Subamnion, das auch als Nabelschnurauskleidungsregion bezeichnet wird) und dem perivaskulären Bereich des WJ8. Jede Region des WJ hat ihre eigene Struktur, immunhistochemische Eigenschaften und Funktion 3,6.
MSCs, die aus dem WJ der UC isoliert wurden, gelten weithin als überlegener klinischer Nutzen im Vergleich zu denen aus anderen Regionen3. WJ-MSCs wurden aufgrund ihres Mehrlinien-Differenzierungspotenzials, ihrer immunmodulatorischen Eigenschaften, ihrer parakrinen Wirkungen, ihrer entzündungshemmenden Wirkung und ihrer immunprivilegierten Eigenschaften in präklinischen und klinischen Umgebungen ausgiebig für die Behandlung verschiedener Krankheiten untersucht 2,3. WJ-MSCs haben sich bei der Behandlung einer Reihe von Krankheiten als vielversprechend erwiesen, darunter die Graft-versus-Host-Reaktion (GvHD), die Abstoßung von Transplantaten, Morbus Crohn, Autoimmunerkrankungen und Herz-Kreislauf-Erkrankungen 9,10,11,12,13,14. Da die klinische Nachfrage nach WJ-MSCs weiter steigt, ist das knappe Angebot an Nabelschnüren derzeit ein Hindernis für ihre weit verbreiteten Anwendungen.
Die Ausbeute an WJ-MSCs hängt von der Methode ab, die für die Zellextraktionverwendet wird 15. Während WJ-MSCs durch Explantatkultur oder Enzymverdau isoliert werden können, hat die letztere Methode eine längere Laufzeit, die das Risiko von Zellschäden erhöhen und die Lebensfähigkeit der Zellen verringern kann16. Zahlreiche Studien haben jedoch gezeigt, dass die Explantatkulturmethode die Zellausbeute und -lebensfähigkeit erhöht und dass parakrine Faktoren, die aus Explantatgeweben freigesetzt werden, auch die Zellproliferation fördern17,18.
In dieser Studie wurde ein einzigartiger Dissektionsansatz angewendet, um den gesamten WJ zu erhalten, der MSCs mit verbesserter Proliferationskapazität, Lebensfähigkeit und Menge lieferte und gleichzeitig die Schädigung des WJ minimierte. Diese innovative Methode bietet eine optimierte Strategie zur Isolierung von WJ-MSCs, die kritische Anforderungen in MSC-Anwendungen erfüllt.
MSCs stellen ein dynamisches Forschungsgebiet mit tiefgreifenden Auswirkungen auf die regenerative Medizindar 22. Ihre einzigartigen Eigenschaften machen sie zu einem zentralen Punkt für wissenschaftliche Untersuchungen und bergen das Potenzial, die Behandlung einer Vielzahl von Krankheiten und Verletzungen zu revolutionieren7. WJ-MSCs sind eine eigenständige Untergruppe der MSCs, die aus dem gallertartigen Bindegewebe innerhalb der UC gewonnen werden können, das sich zw…
The authors have nothing to disclose.
Diese Arbeit wurde finanziell unterstützt von der National Natural Science Foundation of China (82172107), der Natural Science Foundation of Guangdong Province, China (2021A1515011927, 2021A1515010918, 2020A1515110347), Shenzhen Medical Research Fund (SMRF. D2301015), das Shenzhen Municipal Science and Technology Innovation Committee (JCYJ20210324135014040, JCYJ20220530172807016, JCYJ20230807150908018, JCYJ20230807150915031) und der Longgang District Special Fund for Economic and Technological Development (LGKCYLWS2022007).
APC anti-human CD44 Antibody | Biolegend | 338806 | |
24-well cell culture plates | Thermo Scientific | 142475 | |
APC anti-human CD73 (Ecto-5'-nucleotidase) Antibody | Biolegend | 344006 | |
APC Mouse IgG1, κ Isotype Ctrl (FC) Antibody | Biolegend | 400122 | |
Autoclave | HIRAYAMA | HVE-50 | |
Automatic Cell Counter | Countstar | FL-CD | |
BAMBANKER Cryopreservation Solution | Wako | 302-14681 | |
Cell Staining Buffer | Biolegend | 420201 | |
Centrifugal Machine | Eppendorf | 5424R | |
Clean Bench | Shanghai ZhiCheng | C1112B | |
CO2 Incubator | Thermo Scientific | HERAcell 150i | |
D-PBS | Solarbio | D1040 | |
Electro- thermostatic Blast Oven | Shanghai JingHong | DHG-9423A | |
FITC anti-human CD105 Antibody | Biolegend | 323204 | |
FITC anti-human CD90 (Thy1) Antibody | Biolegend | 328108 | |
FITC Mouse IgG1, κ Isotype Ctrl (FC) Antibody | Biolegend | 400110 | |
Flow Cytometry | Beckman | CytoFLEX | |
hemocytometer | Superior Marienfeld | 640410 | |
Intracellular Staining Permeabilization Wash Buffer (10×) | Biolegend | 421002 | |
Inverted Biological Microscope | ZEISS | Axio Vert. A1 | |
Liquid Nitrogen Storage Tank | Thermo Scientific | CY50935-70 | |
Normal saline (NS) | Meilunbio | MA0083 | |
PBS | Solarbio | P1032 | |
PE anti-human CD11b Antibody | Biolegend | 393112 | |
PE anti-human CD19 Antibody | Biolegend | 392506 | |
PE anti-human CD34 Antibody | Biolegend | 343606 | |
PE anti-human CD45 Antibody | Biolegend | 368510 | |
PE anti-human HLA-DR Antibody | Biolegend | 307606 | |
PE Mouse IgG1, κ Isotype Ctrl (FC) Antibody | Biolegend | 400114 | |
PE Mouse IgG2a, κ Isotype Ctrl (FC) Antibody | Biolegend | 400214 | |
Precision Electronic Balance | Satorius | PRACTUM313-1CN | |
Snowflake Ice Machine | ZIEGRA | ZBE 30-10 | |
steriled 50 mL plastic tube | Greniner | 227270 | |
Thermostatic Water Bath | Shanghai YiHeng | HWS12 | |
Trypsin 1:250 | Solarbio | T8150 | |
UltraGRO-Advanced | Helios | HPCFDCGL50 | |
Ultrapure and Pure Water Purification System | Milli-Q | Milli-Q Reference | |
Xeno-Free Human MSC Culture Medium | FUKOKU | T2011301 |