Басок Юлия Борисовна
123182, Москва, ул. Щукинская, д. 1
ORCID: 0000-0003-4807-3164
Yuliya B. Basok
1, Shchukinskaya str., Moscow, 123182
Григорьев Алексей Михайлович
Москва
ORCID: 0000-0002-1794-9330
Aleksej M. Grigoryev
Moscow
Кирсанова Людмила Анфилофьевна
Москва
ORCID: 0000-0003-4870-611X
Ljudmila A. Kirsanova
Moscow
Кириллова Александра Дмитриевна
Москва
ORCID: 0000-0003-2938-5883
Aleksandra D. Kirillova
Moscow
Суббот Анастасия Михайловна
Москва
ORCID: 0000-0002-8258-6011
Anastasija M. Subbot
Moscow
Цветкова Анастасия Валерьевна
Москва
ORCID: 0000-0003-4726-2895
Anastasija V. Tsvetkova
Moscow
Немец Евгений Абрамович
Москва
ORCID: 0000-0002-5564-962X
Evgenij A. Nemets
Moscow
Севастьянов Виктор Иванович
Москва
ORCID: 0000-0003-1995-3373
Viktor I. Sevastianov
Moscow
По способу получения коллагеновые носители подразделяются на материалы, полученные на основе компонентов внеклеточного матрикса (ВКМ), в частности, коллагенсодержащие гидрогели и децеллюляризованные ткани.
Цель работы: сравнить in vitro способность биополимерного микрогетерогенного коллагенсодержащего гидрогеля (БМКГ) и тканеспецифического матрикса из децеллюляризованного суставного хряща свиньи (ДХ) поддерживать адгезию, пролиферацию и хондрогенную дифференцировку мезенхимальных стромальных клеток жировой ткани человека (МСК ЖТч).
Материалы и методы. Для децеллюляризации хряща использовали обработку поверхностно-активными веществами (додецилсульфат натрия, Тритон Х-100) с последующей экспозицией в ДНКазе. Оценку метаболической активности МСК ЖТч проводили методом окрашивания PrestoBlue™ (Invitrogen, США). Морфологическое исследование клеточно-инженерных конструкций (КИК), формирующихся при культивировании МСК ЖТч в присутствии матриксов, проводили с использованием методов гистологического окрашивания и сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) с лантаноидным контрастированием.
Результаты. Количество клеток на поверхности как БМКГ, так и ДХ увеличивалось в течение 14 дней. Митохондриальная активность клеток на 3, 10 и 14-е сутки при культивировании на ДХ была выше в 1,7; 1,7 и 1,3 раза по сравнению с БМКГ соответственно. На 14-е сутки культивирования в хондрогенной культуральной среде МСК ЖТч образовали клеточные пласты на поверхности ДХ и на поверхности БМКГ. Цитоплазма клеток включала многочисленные гранулы, по окраске напоминающие сам матрикс. На поверхности матрикса ДХ клетки распределялись более равномерно, тогда как в случае БМКГ адгезия и пролиферация клеток наблюдались только на отдельных участках. При этом наработанный клетками ВКМ содержал коллаген и гликозаминогликаны (ГАГ).
Заключение. Способность полученного по разработанному протоколу ДХ образовывать с МСК ЖТч КИК с равномерным распределением клеток и наработкой ими специфичного ВКМ, содержащего коллаген и ГАГ, свидетельствует о потенциале ДХ в регенерации поврежденного хряща. Хондрогенную дифференцировку МСК ЖТч наблюдали как при культивировании с БМКГ, так и с ДХ. При создании тканевого эквивалента хряща in vitro следует учитывать преимущество применения тканеспецифического матрикса по сравнению с БМКГ.
In terms of method of production, collagen carriers are subdivided into materials obtained on the basis of extracellular matrix (ECM) components, particularly collagen-containing hydrogels and decellularized tissue.
Objective: to compare in vitro the ability of biopolymer microheterogeneous collagen-containing hydrogel (BMCH) and tissue-specific matrix from decellularized porcine articular cartilage (DPAC) to support adhesion, proliferation and chondrogenic differentiation of human adipose-derived mesenchymal stem cells (hAMSCs).
Materials and methods. For cartilage decellularization, we carried out treatment with surfactants (sodium dodecyl sulfate, Triton X-100) followed by exposure in DNAase. The metabolic activity of hAMSCs was assessed by PrestoBlue™ (Invitrogen, USA) staining. The morphological study of cell-engineered constructs (CECs) formed by culturing hAMSCs in the presence of matrices was performed using histological staining and scanning electron microscopy (SEM) with lanthanide contrasting.
Results. The number of cells on the surface of both BMCH and DPAC increased within 14 days. Mitochondrial activity of the cells was 1.7, 1.7, and 1.3 times higher on days 3, 10, and 14 when cultured on DPAC compared to BMCH, respectively. On day 14 of cultivation in the chondrogenic culture medium, hAMSCs formed cell layers on the DPAC surface and on the BMCH surface. Cytoplasm of the cells included numerous granules, which, when stained, resembled the matrix itself. On the DPAC matrix surface, cells were more evenly distributed, whereas in the case of BMCH, cell adhesion and proliferation were observed only in certain areas. The ECM produced by the cells contained collagen and glycosaminoglycans (GAGs).
Conclusion. The ability of DPAC obtained according to the developed protocol to form CECs with hAMSCs with uniform distribution of cells and their production of specific collagen- and GAG-containing ECM suggests that DPAC is effective in regeneration of damaged cartilage. Chondrogenic differentiation of hAMSCs was observed both when cultured with BMCH and with DPAC. When creating a tissue equivalent of cartilage in vitro, the advantage of using tissue-specific matrix over BMCH should be considered.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.