このプロトコルは、腹筋形成術および脂肪吸引試料から間葉系幹細胞を切除するための酵素フリーの方法をexplant法を用いて提供する。過酷な酵素または遠心分離ステップの欠如は、インビトロの研究に使用したり、クリニックに戻って転送することができる臨床的に関連する幹細胞を提供します。
間葉系幹細胞(MSC)は、脂肪組織を含む様々な成体および胎児組織から単離することができる多能性細胞の集団である。臨床的に関連する細胞型として、これらの細胞をインビトロで単離および拡張するための最適な方法が必要である。脂肪由来MSC(ADSC)を単離するほとんどの方法は、脂肪組織を消化するためにコラゲターゼなどの過酷な酵素に依存しています。しかし、脂肪組織を分解し、高いADSC回収を生み出す効果がある一方で、これらの酵素は高価であり、臨床応用に異種成分を使用するリスクを含むAdsCに有害な影響を及ぼす可能性があります。このプロトコルは、酵素を含まない新鮮なリポア吸引および腹部形成術サンプルからADSCを分離する方法を詳しく説明する。簡単に言えば、この方法は、任意のバルク組織の機械的な関連付けに依存し、その後、explant型培養システムが続く。ADSCは組織外および組織培養プレートに移行することができ、その後、ADCは任意の数の研究および/または臨床応用のためにインビトロで培養および拡張することができる。
間葉系幹細胞(MSC)は、脂肪組織を含む様々な成体および胎児組織から単離することができる多能性成幹細胞のクラスである。これらの細胞は、インビトロのすべての生殖層の細胞に分化し、同種外形の障壁を越え、炎症の領域を有し、炎症を抑制するために、その可塑性のために基礎研究および臨床応用の両方にとって魅力的な細胞型である(Sherman, etal.1でレビュー)。脂肪由来MSC(ASC)は、脂肪組織が一般的に定期的な脂肪吸引および腹部形成術の手順に従って廃棄組織と考えられているので、得られる容易さのために特に魅力的である。しかし、いったん得られると、サンプルは一般に、ASC2、3を単離するために、酵素状態または遠心分離のいずれかの過酷な条件を受ける。この方法は、過酷な酵素または遠心分離ステップがない場合に、エクスプラント法を使用してASCを分離するための簡単な手順を示しています。
ASCを分離する最も一般的な方法は、脂肪サンプルを洗浄し、サンプルをコラゲナーゼで酵素的に消化し、サンプルを遠心分離し、最後にASC4を培養する前に赤血球を分解する。ASCの高収率を分離する効率は良いが、異種成分の使用(例えば、コラゲラ酵素による酵素消化)は、米国食品医薬品局によって「最小限に操作された」以上と考えられており、免疫反応などのリスクを引き起こす可能性があり、診療所5、6における細胞の使用を禁止する。異種成分のリスクを最小限に抑えるために、多くのグループは、脂肪組織を消化するために非動物由来、製造酵素を示唆している。しかし、これらの酵素はまだ過酷であり、細胞表現型7を変化させることができる。
ASCを分離する他の方法としては、高速遠心分離、1,200 x gの高い力を使用すること、およびASC8を分離するためのボルテックスが含まれる。400 x gの低い力でさえ、実行可能な ASC9を分離するのに十分でした。これらの細胞は大量の生存細胞を産生するが、多くのプロトコルは14日8日を超えて増殖できなかった。また、機械的単離は酵素消化よりも回収細胞が少なく、単離細胞の割合が高かったが、通路010で脂肪組織に内因性の他の細胞と比較してASCであった。
より純粋で生存可能なASC集団を短時間で分離すると、異種成分のコストとリスクと相まって、酵素消化が少なくなり、クリニックへの翻訳に魅力が少なくなります。機械的絶縁は当初有利なアプローチであるが、使用される方法に有意な格差があり、処理される組織の体積は特殊遠心単位の大きさに限定され、オペレータの一貫性2に依存し得る。
酵素消化と遠心分離の両方が急速に大量のASCを生じる一方で、これらの単離された細胞は表現型変化を示し、患者2に戻った場合の行動に関する疑問を生じる。このプロトコルで説明されているように、ASC分離のexplantベースの方法は、したがって、いくつかのグループによって採用され、それによってASCは固体脂肪組織3、11、12の小片から移動する。この移行は、栄養豊富な媒体に引き込まれる細胞の効果である可能性が高い。MSCの他の集団と同様に、ASCはプラスチックに付着し、使用された組織培養媒体(以下の成分)で生存し、増殖し、脂肪組織から他の細胞型からの単離を可能にする。最初に回収される細胞は少ないが、多くの場合、組織培養プレート上に細胞が見えるまで>1週間を取るが、これらの未操作のASCはインビトロで増殖し、細胞を臨床的に関連する体積11、12、13に増殖させる。
ASCは組織の容易なアクセスによるMSCの魅力的な源である。臨床および研究の両方の適用のために、科学者はこれらの細胞を分離し、培養するときドナーの変動を念頭に置く必要があります。理由はまだ解明されていないが、異なるドナーからのMSCは、インビトロで増殖するために異なる能力を示し、その後、脂肪のエクスプラントと増殖能力からのASCの移行に影響を与える。これらの酵素フリーの外植から単離されたASCが共管に到達するまでにかかる時間で変動性を観察できるが、インビトロで増殖しないサンプルは稀であった。
ドナーの変動を超えて、細胞の障害の最も可能性の高い原因は、組織から移動し、インビトロで増殖する可能性が最も高い、組織が処理前に保存された時間の長さである。サンプルが処理前に>12時間座らせたり、収穫と処理の間に湿気を保たなかったりした場合、より悪い移行および増殖速度が観察された。頻繁に増殖できなかった唯一のサンプルは、生理線溶液で湿っと保たれなかった腹部形成術サンプルでした:これらの場合、組織ブロックの中心にある組織はしばしば処理するのに十分湿っていましたが、時には廃棄する必要がありました。したがって、収穫時から処理まで組織を湿らせておく必要があります。
ASCが1週間のマークでプレート上で観察されない場合、脂肪の出現植物は組織壊死が起こらないように組織培養プレートから除去されるべきである。細胞が少なすぎて簡単に識別できない場合もありますが、培養システム内で拡張できる細胞は少ないです。細胞がまだ3週間で観察されない場合、分離は失敗したとみなされるべきである。
場合によっては、特に腹部形成術において、外科分野内の限界のために真の無菌試料を得ることはできない。手術室から層流フードに組織を輸送するために滅菌容器を使用することができない場合は、組織の外側1cmを除去することは、一般に微生物汚染を防ぐのに十分である。腹部形成術サンプルが皮膚に付着している場合、皮膚を70%エタノールで拭き取り、脂肪組織をミンチする前にその表面を殺菌することができる。
ミンチプロセス中に、組織が小さく、細かい部分に細かく切り込まれることが重要です。除植物が大きすぎると、ASCが組織からプレートに移動するのに十分な表面積が不足します。また、組織が壊死性になるまで、組織が必要以上にプレートに残留しないことが重要である。
この方法の制限は、組織培養プロセス中にASCを剥離する酵素(記載のプロトコル、トリプシン)の使用である。アキュタスのような他の非動物由来酵素は、動物由来の製品の必要性を除去するために置き換えることができるが、これは組織培養のコストを増加させるであろう。このため、とりわけ、多数のグループが、バイオリアクターや足場ベースのシステムなどの非二次元組織培養方法を研究し、MSC増殖ポテンシャルを高める一方で、細胞を基質22から剥離する必要性を最小限に抑えている。
ASCを診療所に移す場合、エクスプラント分離法の大きな制限は、多くの医療センターに欠けている良好な製造実践(GMP)レベルの組織培養施設への依存である。これらの場合、自己囲まれた市販の酵素または遠心分離ベースの方法のいずれかを採用する必要があります。しかし、GMP施設の普及が一般的になるにつれて、この効果は限定的になると予想されます。一方、GMP組織培養設備を欠くそのような施設であっても、インビトロでASCを研究するためのエクスプラント法を使用することを検討することができる:操作が少ないほど、これらの細胞は、彼らの生体内対応物11に近い。
この方法は、過酷な酵素または遠心分離ステップがない場合に、脂肪組織(脂肪吸引剤と腹部形成術の両方)からASCを分離する簡単な方法を提供します。ASCの初期歩留まりは他の方法よりも低いが、ASCはインビトロで増殖し、初期歩留まりが低い場合の影響を最小限に抑える。過剰または強制的な操作の欠如は、質問が少ないので、このような方法でASCを分離させます(すなわち、観察された効果が細胞自体によるものか、分離プロセス中の細胞の操作によるものか)).
The authors have nothing to disclose.
著者には謝辞がない
Dimethyl Sulfoxide | Fisher Bioreagents | BP231 | |
Dulbecco's Modified Eagle's Medium – high glucose | Sigma-Aldrich | D5671 | |
Falcon 3003 tissue culture plates | Corning | Corning | |
Fetal Bovine Serum | Sigma-Aldrich | F2442 | serum is batch tested to ensure it supports MSC growth |
L-Glutamine solution | Sigma-Aldrich | G7513 | |
Mr. Frosty | Nalgene | 5100-0001 | |
Penicillin-Streptomycin | Sigma-Aldrich | P4333 | |
Trypsin-EDTA solution | Sigma-Aldrich | T4049 |