Устройство для выделения из жировой ткани клеток стромально-васкулярной фракции для последующего их применения в регенеративной медицине

Предлагаемое устройство относится к медицине и биотехнологии, а именно к регенеративной медицине и клеточным технологиям, и может быть использовано для очистки и обработки жировой ткани, полученной при процедуре забора жировой ткани, для дальнейшего использования выделенных из нее клеток стромально-васкулярной фракции в восстановлении поврежденных органов и тканей.
Жировая ткань в организме человека является разновидностью соединительной ткани. Основу ее структуры составляют жировые клетки (адипоциты). Адипоциты расположены между волокнами коллагена, эластина, ретикулярными волокнами, кровеносными капиллярами, нервными волокнами и другими клетками, выполняющими защитную и регенераторную функции. Все клетки жировой ткани кроме адипоцитов объедены общим названием стромально-васкулярная фракция.
Стромально-васкулярная фракция (СВФ) - многокомпонентный клеточный продукт, где одной из доминирующих и наиболее хорошо изученных клеточных популяций является ММСК [Zuk Р.А., Zhu М., Ashjian P. Human adipose tissue is a source of multipotent stem cells. Mol Biol Cell. 2002; 13:4279-4295]. СВФ относится к клеточным продуктам, не требующим культивирования, то есть забор биологического материала, его обработка, получение СВФ и ее клиническое применение возможны в рамках одного хирургического вмешательства.
Выделение СВФ из жировой ткани проводится в несколько этапов: отмывка жировой ткани, ее ферментация, фильтрация и центрифугирование. Все эти этапы выполняются последовательно и требуют наличие навыков работы и предельной внимательности исполнителя.
Известен способ лечения клетками жировой ткани, где выделения стволовых клеток из жировой ткани происходит с использованием ручного метода (Bansal Н.Н. et al. Intra-articular injection in the knee of adipose derived stromal cells (stromal vascular fraction) and platelet rich plasma for osteoarthritis. J Transl Med. 2017. Jun 19, 15(1): 141). Данный метод основан на ферментативной обработке 100 мл жировой ткани, забранной методом шприцевой тумесцентной липосакции, причем ферментативную обработку проводят раствором коллагеназы при инкубировании на шейкере в течение 30 минут при температуре 37С, с последующей отмывкой, фильтрацией через поры 100 мкм и центрифугированием. Недостатками данного метода являются наличие «человеческого фактора», высокие временные и материальные затраты, риск нарушения стерильности работы и контаминации биоматериала.
Также известно устройство для отмывки жировой ткани (Mestak О et al. Centrifugation versus PureGraft for fatgrafting to the breast after breast-conserving therapy. World J Surg Oncol. 2014 Jun 5;12:178. doi: 10.1186/1477-7819-12-178), представляющего собой замкнутую систему для отмывки жировой ткани, полученной в результате липосакции. Система представляет собой мешок PureGraft разного объема для отмывки жира, мешок Waste Bag для сбора отработанных материалов емкостью 1,5 л с соединительными трубками, и дополнительные расходные материалы (комплект подводящих трубок с канюлей Адаптер для шприца с наконечником Люэра, адаптер для шприца Toomey). Мешок PureGraft состоит из двух камер, разделенных фильтрационной пластиной. В процессе отмывки жировой ткани кровь, масло и разрушенные клетки уходят в мешок Waste Bag для сбора отходов, а в мешке PureGraft остается отмытая жировая ткань, которая в дальнейшем используется для выделения стволовых клеток или применения в пластической хирургии. Устройство позволяет получить в замкнутой системе максимально очищенную жировую ткань, однако дальнейшее выделение стромально-васкулярной фракции происходит ручным способом, описанным ранее.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству выбрано устройство для фракционирования жировой ткани и выделения из нее стромально-васкулярной фракции для применения в регенеративной медицине (RU 173796 U1), представляющее собой замкнутую герметичную систему в виде прозрачной конусовидной емкости с крышкой объемом 300-500 мл, с нанесенной внешней градуировкой по объему и системой внутренних пристеночных каналов, причем емкость разделена, по крайней мере, одним сетчатым фильтром, прилегающим заподлицо к границе раздела камер, и две камеры - рабочая камера для обработки ткани с параболическим дном без острых углов в рабочем пространстве и камера для концентрирования клеток, причем камера для концентрирования клеток имеет объем 3-9 мл, имеет килевидную форму, расположена под углом 10-45 градусов и вытянута по всей длине устройства. Также устройство имеет бактериологический фильтр для выравнивания давления внутри системы, причем бактериологический фильтр расположен на крышке устройства. Недостатками данной системы являются наличие между камерами только сетчатого фильтра, способного пропускать клетки и в нижнюю и в верхнюю камеры, что может привести к большой потере клеток в результате их извлечения. Также при использовании устройства во время процедуры ферментации при перемешивании в термошейкере может произойти загрязнение бактериологического фильтра и его закупорке, что приведет к повышению давления внутри устройства, и нарушению его работы. Помимо этого, данное устройство требует наличия определенной центрифуги, подходящий под данную емкость.
Техническим результатом полезной модели является высококачественная очистка и обработка жировой ткани с последующим выделением клеток стромально-васкулярной фракции жировой ткани, причем СВФжт характеризуется высоким выходом регенераторных клеток, отсутствием остатков жировых клеток и стромы, а также безопасность и технологическая доступность процесса обработки жировой ткани.
Указанный технический результат достигается за счет использования устройства, состоящего из 2-х основных контейнеров и контейнера для слива объемом 1000 мл, соединенных с помощью порта «луек-лок» системой магистралей, причем первый контейнер объемом 500 мл предназначен для отмывки жировой ткани от форменных элементов крови и масла, второй контейнер объемом 500 мл предназначен для ферментативной обработки жировой ткани, причем контейнер для ферментации сужается книзу и переходит в магистраль со встроенными фильтрами, на конце которой находится луер-порт.
Предложенное устройство представляет собой закрытую систему, состоящую из последовательно соединенных с помочью магистралей трех контейнеров.
Первый контейнер полимерный с закругленными углами объемом 500 мл с нанесенной внешней градуировкой по объему предназначен для отмывки жировой ткани от крови и масла. Контейнер состоит из двух камер - передней и задней, разделенных фильтрационной сеткой с размером пор 200 мкм. Контейнер имеет 2 луер-порта с передней и задней камеры соответственно. Один порт для соединения с мешком для сброса, другой - для введения биоматериала, введения отмывочного раствора и перемещения биоматериала в мешок для ферментации.
Второй контейнер полимерный объемом 500 мл с нанесенной внешней градуировкой по объему предназначен для ферментативной обработки отмытой жировой ткани, поступающей из первого контейнера по системе магистралей, причем контейнер для ферментации сужается книзу и переходит в магистраль со встроенными фильтрами размером 500 и 100 мкм, на конце которой находится луер-порт.
Третий контейнер предназначен для сбора отходов и представляет собой контейнер полимерный объемом 1000 мл, соединенный с первым контейнером с помощью интегрированной магистрали.
Устройство имеет, по крайней мере, 5 портов типа «луер-лок» для соединения с системой магистралей или шприцами типа «луер».
Таким образом, жировая ткань, помещенная в первый контейнер, отмывается от масла и форменных элементов крови, далее во втором контейнере подвергается процессу ферментации, в результате которого из жировой тканы высвобождаются клетки стромально-васкулярной фракции. В результате отстаивания содержимого контейнера после процесса ферментации клетки жировой ткани концентрируются внизу в месте сужения контейнера, жировая же ткань остается на поверхности. Далее по магистрали клетки проходя через фильтры размером 500 и 100 мкм для дополнительного их очищения и отбираются в шприц для дальнейшего использования по назначению. Такой механизм работы устройства позволяет повысить эффективность выделения стромально-васкулярной фракции без клеточных потерь, сохранив при этом простоту и безопасность работы.
На Фиг. 1 изображен общий вид устройства для очистки и обработки жировой ткани с последующим выделением из нее клеток стромально-васкулярной фракции (СВФжт).
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на Фиг. 1 изображено устройство для очистки и обработки жировой ткани с последующим выделением из нее клеток стромально-васкулярной фракции (СВФжт), состоящего из 2-х основных контейнеров (1, 7) и контейнера для слива объемом 1000 мл (4), соединенных с помощью «луек-лок» (2, 3, 6, 8) системой магистралей (5), причем первый контейнер (1) объемом 500 мл предназначен для отмывки жировой ткани от крови и масла, второй контейнер объемом 500 мл (7) предназначен для ферментативной обработки жировой ткани, причем контейнер для ферментации сужается книзу и переходит в магистраль со встроенными фильтрами размером 500 (9) и 100 (10) мкм, на конце которой находится луер-порт (11).
Пример осуществления способа
Работа устройства представляет собой поэтапный процесс обработки жировой ткани, на выходе которого - клеточный продукт.
Жировую ткань вносят в контейнер для отмывки (1) через порт (3). Через этот же порт (3) вносятся раствор для отмывки ткани. Слив происходит через порт (2) в контейнер для слива (4). Далее после этапа отмывки происходит переход отмытой жировой ткани в контейнер для ферментации (7) через систему магистралей(5), подсоединенную к портам (3 и 6). Фермент добавляется через порт (8) к жировой ткани и происходит процесс ферментации при температуре 37С в течение 30 минут. Далее после процесса отстаивания содержимого контейнера выделенные клетки стромально-васкулярной фракции по системе магистралей проходя через фильтры размером 500 (9) и 100 (10) мкм и забираются в шприц через порт (11).
В результате работы специалисты могут привнести свои варианты и особенности работы на данном устройстве.