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Method Article
Dieses Protokoll beschreibt eine Methodik zur Isolierung und Identifizierung von mesenchymalen Stammzellen (MSCs) aus Fettgewebe aus Sprague-Dawley-Ratten.
Adulte mesenchymale Zellen haben in den letzten Jahrzehnten die Molekular- und Zellbiologie revolutioniert. Sie können sich in verschiedene spezialisierte Zelltypen differenzieren, zusätzlich zu ihrer großen Fähigkeit zur Selbsterneuerung, Migration und Proliferation. Fettgewebe ist eine der am wenigsten invasiven und am leichtesten zugänglichen Quellen für mesenchymale Zellen. Es wurde auch berichtet, dass es im Vergleich zu anderen Quellen höhere Erträge sowie überlegene immunmodulatorische Eigenschaften aufweist. In jüngster Zeit wurden verschiedene Verfahren zur Gewinnung adulter mesenchymaler Zellen aus verschiedenen Gewebequellen und Tierarten veröffentlicht. Nachdem wir die Kriterien einiger Autoren ausgewertet hatten, haben wir eine Methodik standardisiert, die für verschiedene Zwecke anwendbar und leicht reproduzierbar ist. Ein Pool von stromaler vaskulärer Fraktion (SVF) aus perirenalem und epididymalem Fettgewebe ermöglichte es uns, Primärkulturen mit optimaler Morphologie und Funktionalität zu entwickeln. Es wurde beobachtet, dass die Zellen 24 h lang an der plastischen Oberfläche hafteten und eine fibroblastenähnliche Morphologie mit Verlängerungen und einer Tendenz zur Bildung von Kolonien aufwiesen. Mittels Durchflusszytometrie (FC) und Immunfluoreszenz (IF) wurde die Expression der Membranmarker CD105, CD9, CD63, CD31 und CD34 untersucht. Die Fähigkeit von Fettstammzellen (ASCs), sich in die adipogene Linie zu differenzieren, wurde ebenfalls anhand eines Cocktails von Faktoren (4 μM Insulin, 0,5 mM 3-Methyl-iso-butyl-xanthin und 1 μM Dexamethason) bewertet. Nach 48 Stunden wurde ein allmählicher Verlust der Fibroblastoid-Morphologie beobachtet, und nach 12 Tagen wurde das Vorhandensein von Lipidtröpfchen bestätigt, die positiv für eine ölrote Färbung waren. Zusammenfassend wird ein Verfahren vorgeschlagen, um optimale und funktionelle ASC-Kulturen für die Anwendung in der regenerativen Medizin zu erhalten.
Mesenchymale Stammzellen (MSCs) haben die regenerative Medizin aufgrund ihrer hohen Fähigkeit zur Selbsterneuerung, Proliferation, Migration und Differenzierung in verschiedene Zelllinien stark beeinflusst 1,2. Derzeit konzentriert sich ein großer Teil der Forschung auf ihr Potenzial für die Behandlung und Diagnose verschiedener Krankheiten.
Es gibt verschiedene Quellen für mesenchymale Zellen: Knochenmark, Skelettmuskulatur, Fruchtwasser, Haarfollikel, Plazenta und Fettgewebe, um nur einige zu nennen. Sie werden von verschiedenen Spezies gewonnen, darunter Menschen, Mäuse, Ratten, Hunde und Pferde3. Aus dem Knochenmark gewonnene MSCs (BMSCs) werden seit vielen Jahren als wichtige Quelle für Stammzellen in der regenerativen Medizin und als Alternative zur Verwendung embryonaler Stammzellen verwendet4. Aus Fettgewebe gewonnene MSCs oder aus Fettgewebe gewonnene Stammzellen (ASCs) sind jedoch eine wichtige Alternative mit großen Vorteilen aufgrund ihrer einfachen Entnahme und Isolierung sowie der Ausbeute an Zellen, die pro Gramm Fettgewebe gewonnen werden 5,6. Es wurde berichtet, dass die Ernterate von ASCs im Allgemeinen höher ist als die von BMSCs7. Ursprünglich wurde angenommen, dass die Reparations-/Regenerationsfähigkeit von ASCs auf ihre Fähigkeit zurückzuführen ist, sich in andere Zelllinien zu differenzieren8. Die Forschung der letzten Jahre hat jedoch die primäre Rolle der von ASCs freigesetzten parakrinen Faktoren für ihr reparatives Potenzial verstärkt 9,10.
Fettgewebe (AT) ist nicht nur eine Energiereserve, sondern interagiert auch mit dem endokrinen, nervösen und kardiovaskulären System. Es ist auch an postnatalem Wachstum und Entwicklung, der Aufrechterhaltung der Gewebehomöostase, der Gewebereparatur und -regeneration beteiligt. Das AT besteht aus Adipozyten, glatten Gefäßmuskelzellen, Endothelzellen, Fibroblasten, Monozyten, Makrophagen, Lymphozyten, Präadipozyten und ASCs. Letztere spielen aufgrund ihrer geringen Immunogenität eine wichtige Rolle in der regenerativen Medizin11,12. ASCs können durch enzymatischen Aufschluss und mechanische Bearbeitung oder durch Fettgewebsexplantaten gewonnen werden. Primärkulturen von ASCs sind leicht zu pflegen, zu züchten und zu erweitern. Die phänotypische Charakterisierung von ASCs ist unerlässlich, um die Identität der Zellen zu überprüfen, indem die Expression spezifischer Membranmarker mit Methoden wie Immunfluoreszenz und Durchflusszytometrie bewertetwird 13. Die International Federation for Adipose Therapeutics and Science (IFATS) und die International Society for Cellular Therapy (ISCT) haben definiert, dass ASCs CD73, CD90 und CD105 exprimieren, während ihnen die Expression von CD11b, CD14, CD19, CD45 und HLA-DR14 fehlt. Diese Marker, sowohl positive als auch negative, gelten daher als zuverlässig für die Charakterisierung von ASCs.
Dieses Projekt konzentrierte sich auf die Beschreibung eines Verfahrens zur Isolierung und Identifizierung von adulten mesenchymalen Zellen, die aus dem AT der Ratte extrahiert wurden, da diese Zellquelle im Gegensatz zu embryonalen Stammzellen keine ethischen Herausforderungen darstellt. Dies macht das Verfahren aufgrund des einfachen Zugangs und der minimalinvasiven Methode im Vergleich zu aus dem Knochenmark gewonnenen Stammzellen zu einer praktikablen Option.
Mesenchymale Zellen aus dieser Gewebequelle spielen aufgrund ihrer immunmodulatorischen Fähigkeiten und ihrer geringen Immunabstoßung eine wichtige Rolle in der regenerativen Medizin. Daher ist die vorliegende Studie ein grundlegender Bestandteil der zukünftigen Erforschung ihres Sekretoms und ihrer Anwendung als regenerative Therapie bei verschiedenen Krankheiten, einschließlich Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes.
Alle Versuchsverfahren wurden nach den mexikanischen Richtlinien für die Tierhaltung durchgeführt, basierend auf den Empfehlungen der Association for Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care International (Norma Oficial Mexicana NOM-062-200-1999, Mexiko). Das Protokoll wurde von der Ethikkommission für Gesundheitsforschung des Instituto Mexicano del Seguro Social (R-2021-785-092) geprüft, genehmigt und registriert.
1. Entfernung von Fettgewebe bei Ratten durch chirurgische Resektion
2. Isolierung von mesenchymalen Zellen aus Fettgewebe
3. Erhalt und Ausbau der ASC-Primärkulturen
4. Morphologische Charakterisierung von ASC-Primärkulturen
5. Expressionsmarker von ASCs durch Immunfluoreszenz
6. Expressionsmarker von ASCs mittels Durchflusszytometrie
7. Unterscheidung von ASCs zur adipogenen Linie
Fettgewebe wurde von adulten Sprague-Dawley-Ratten im Alter von 3-4 Monaten und einem Körpergewicht von 401 ± 41 g (geometrisches Mittel ± SD) gewonnen. Ein Mittelwert von 3,8 g Nebenhoden- und perirenalem Fettgewebe entsprach der Analyse von 15 experimentellen Extraktionen. Nach 24 h Kultur blieben die Zellpopulationen an der plastischen Oberfläche haften und wiesen eine heterogene Morphologie auf. Die erste Passage wurde nach 8 ± 2 Tagen mit einer Ausbeute von 1,4 ± 0,6 x 106 Zellen in insgesamt acht E...
In den letzten vier Jahrzehnten seit der Entdeckung von MSCs haben mehrere Forschergruppen Verfahren zur Gewinnung von MSCs aus verschiedenen Geweben und Spezies beschrieben. Einer der Vorteile der Verwendung von Ratten als Tiermodell ist ihre einfache Pflege und schnelle Entwicklung sowie die einfache Gewinnung von MSCs aus Fettgewebe. Für die Gewinnung von ASCs wurden verschiedene Gewebequellen beschrieben, wie z. B. viszerales, perirenales, Nebenhoden- und subkutanes Fett 12,13,14,15,16.<...
Die Autoren erklären, dass kein Interessenkonflikt besteht.
Die Autoren danken dem mexikanischen Institut für soziale Sicherheit (IMSS) und dem mexikanischen Kinderkrankenhaus, Federico Gomez (HIMFG) und den Bioterio-Mitarbeitern der IMSS-Forschungskoordination für die Unterstützung bei der Durchführung dieses Projekts. Wir danken dem Nationalen Rat für Wissenschaft und Technologie für das AOC-Stipendium (815290) und Antonio Duarte Reyes für die technische Unterstützung bei der Erstellung des audiovisuellen Materials.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Amphotericin B | HyClone | SV30078.01 | |
Analytical balance | Sartorius | AX224 | |
Antibody anti- CD9 (C-4) | Santa Cruz | Sc-13118 | |
Antibody anti-CD34 (C-18) | Santa Cruz | Sc-7045 | |
Antibody anti-C63 | Santa Cruz | Sc-5275 | |
Antibody anti-Endoglin/CD105 (P3D1) Alexa Fluor 594 | Santa Cruz | Sc-18838A594 | |
Antibody anti-CD31/PECM-1 Alexa Fluor 680 | Santa Cruz | Sc-18916AF680 | |
Antibody Goat anti-rabitt IgG (H+L) Cy3 | Novus | NB 120-6939 | |
Antibody Donkey anti-goat IgG (H+L) DyLight 550 | Invitrogen | SA5-10087 | |
Antibody anti-mouse IgG FITC conjugated goat F (ab´) | RD Systems. | No. F103B | |
Bottle Top Filter Sterile | CORNING | 10718003 | |
Cell and Tissue Culture Flasks | BIOFIL | 170718-312B | |
Cell Counter Bright-Line Hemacytometer with cell counting chamber slides | SIGMA Aldrich | Z359629 | |
Cell wells: 6 well with Lid | CORNING | 25810 | |
Centrifuge conical tubes | HeTTICH | ROTANA460R | |
Centrifuge eppendorf tubes | Fischer Scientific | M0018242_44797 | |
Collagen IV | Worthington | LS004186 | |
Cryovial | SPL Life Science | 43112 | |
Culture tubes | Greiner Bio-One | 191180 | |
CytExpert 2.0 | Beckman Coulter | Free version | |
CytoFlex LX cytometer | Beckman Coulter | FLOW-2463VID03.17 | |
DMEM | GIBCO | 31600-034 | |
DMSO | SIGMA Aldrich | 67-68-5 | |
DraQ7 Dye | Thermo Sc. | D15106 | |
EDTA | SIGMA Aldrich | 60-00-4 | |
Eosin yellowish | Hycel | 300 | |
Ethanol 96% | Baker | 64-17-5 | |
Falcon tubes 15 mL | Greiner Bio-One | 188271 | |
Falcon tubes 50 mL | Greiner Bio-One | 227261 | |
Fetal Bovine Serum | CORNING | 35-010-CV | |
Gelatin | SIGMA Aldrich | 128111163 | |
Gentamicin | GIBCO | 15750045 | |
Glycerin-High Purity | Herschi Trading | 56-81-5 | |
Hematoxylin | AMRESCO | 0701-25G | |
Heracell 240i CO2 Incubator | Thermo Sc. | 50116047 | |
Ketamin Pet (Ketamine clorhidrate) | Aranda | SV057430 | |
L-Glutamine | GIBCO/ Thermo Sc. | 25030-081 | |
LSM software Zen 2009 V5.5 | Free version | ||
Biological Safety Cabinet Class II | NuAire | 12082100801 | |
Epifluorescent microscope | Zeiss Axiovert 100M | 21.0028.001 | |
Inverted microscope | Olympus CK40 | CK40-G100 | |
Non-essential amino acids 100X | GIBCO | 11140050 | |
Micro tubes 2 mL | Sarstedt | 72695400 | |
Micro tubes 1,5 mL | Sarstedt | 72706400 | |
Micropipettes 0.2-2 μL | Finnpipette | E97743 | |
Micropipettes 2-20 μL | Finnpipette | F54167 | |
Micropipettes 20-200 μL | Finnpipette | G32419 | |
Micropipettes 100-1000 μL | Finnpipette | FJ39895 | |
Nitrogen tank liquid | Taylor-Wharton | 681-021-06 | |
Paraformaldehyde | SIGMA Aldrich | SLBC3029V | |
Penicillin / Streptomycin | GIBCO/ Thermo Sc. | 15140122 | |
Petri dish Cell culture | CORNING Inc | 480167 | |
Pipet Tips | Axygen Scientific | 301-03-201 | |
Pisabental (pentobarbital sodium) | PISA Agropecuaria | Q-7833-215 | |
Potassium chloride | J.T.Baker | 7447-40-7 | |
Potassium Phosphate Dibasic | J.T Baker | 2139900 | |
S1 Pipette Fillers | Thermo Sc | 9531 | |
Serological pipette 5 mL | PYREX | L010005 | |
Serological pipette 10 mL | PYREX | L010010 | |
Sodium bicarbonate | J.T Baker | 144-55-8 | |
Sodium chloride | J.T.Baker | 15368426 | |
Sodium Phosphate Dibasic Anhydrous | J.T Baker | 7558-79-4 | |
Sodium pyruvate | GIBCO BRL | 11840-048 | |
Syringe Filter Sterile | CORNING | 431222 | |
Spectrophotometer | PerkinElmer Lambda 25 | L6020060 | |
Titer plate shaker | LAB-LINE | 1250 | |
Transfer pipets | Samco/Thermo Sc | 728NL | |
Trypan Blue stain | GIBCO | 1198566 | |
Trypsin From Porcine Pancreas | SIGMA Aldrich | 102H0234 | |
Tween 20 | SIGMA Aldrich | 9005-64-5 | |
Universal Blocking Reagent 10x | BioGenex | HK085-GP | |
Xilapet 2% (xylazine hydrochloride) | Pet's Pharma | Q-7972-025 |
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