vtioВестник трансплантологии и искусственных органовRussian Journal of Transplantology and Artificial Organs1995-1191Academician V.I.Shumakov National Medical Research Center of Transplantology and Artificial Organs", Ministry of Health of the Russian Federation10.15825/1995-1191-2022-1-64-71vtio-1443Research ArticleРегенеративная медицина и клеточные технологииRegenerative Medicine and Cell TechnologiesОпределение оптимального режима децеллюляризации поджелудочной железы с учетом морфологических особенностей панкреатической тканиDetermining the optimal pancreatic decellularization protocol, taking into account tissue morphological featuresПономареваА. С.PonomarevaA. S.

Пономарева Анна Сергеевна

123182, Москва, ул. Щукинская, д. 1.

Тел.: (499) 196-26-61; (926) 585-23-73

Moscow

a.s.ponomareva@gmail.comБарановаН. В.BaranovaN. V.

 Москва

Moscow

barnats@yandex.ruКирсановаЛ. А.KirsanovaL. A.

Москва

Moscow

lyudochkakirsanova@mail.ruБубенцоваГ. Н.BubentsovaG. N.

 Москва

Moscow

a.s.ponomareva@gmail.comНемецЕ. А.NemetsE. A.

 Москва

Moscow

evgnemets@yandex.ruМилосердовИ. А.MiloserdovI. A.

 Москва

Moscow

igor-miloserdov@mail.ruСевастьяновВ. И.SevastianovV. I.

 Москва

Moscow

viksev@yandex.ruФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава РоссииРоссияShumakov National Medical Research Center of Transplantology and Artificial OrgansRussian Federation2022020220222416471Copyright © Пономарева А.С., Баранова Н.В., Кирсанова Л.А., Бубенцова Г.Н., Немец Е.А., Милосердов И.А., Севастьянов В.И., 20222022Пономарева А.С., Баранова Н.В., Кирсанова Л.А., Бубенцова Г.Н., Немец Е.А., Милосердов И.А., Севастьянов В.И.Ponomareva A.S., Baranova N.V., Kirsanova L.A., Bubentsova G.N., Nemets E.A., Miloserdov I.A., Sevastianov V.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.transpl.ru/vtio/article/view/1443Введение

Введение. Разработка тканеинженерной конструкции поджелудочной железы (ТИК ПЖ) включает поиск матриксов/скаффолдов, способных имитировать структуру и состав естественного внеклеточного матрикса (ВКМ), являющегося важным компонентом тканевого микроокружения. Тканеспецифический матрикс, свободный от клеток, полученный в результате децеллюляризации поджелудочной железы (ПЖ), представляется наиболее подходящим для создания ТИК ПЖ. Выбор протокола децеллюляризации панкреатической ткани должен учитывать морфологические характеристики исходной ПЖ. Сохранение в децеллюляризованном панкреатическом матриксе (ДПЖ) особенностей архитектоники и состава нативной ткани, а также присутствие нативных компонентов ВКМ позволяет создать условия для пролонгированной жизнедеятельности функционально активных островковых (инсулинпродуцирующих) клеток при создании ТИК ПЖ.

Цель работы

Цель работы: определить оптимальные параметры децеллюляризации ПЖ посмертных доноров с фиброзом, липоматозом и без выраженных признаков фиброза и липоматоза. Материалы и методы. Использовали хвостовую часть ПЖ, полученную в результате мультиорганного забора органов посмертных доноров и не пригодную для трансплантации. Тканеспецифический матрикс получали в результате комбинации физико-химических методов децеллюляризации фрагментов ПЖ. Применяли протокол с циклическим повторением режима замораживания и оттаивания и два протокола с применением осмотического шока. Образцы исходной ткани ПЖ и децеллюляризованных фрагментов подвергали гистологическому анализу.

Результаты

Результаты. Показано, что для эффективной децеллюляризации ПЖ с выраженным липоматозом подходит физико-химический метод с циклическим повторением режима замораживания и оттаивания; для ПЖ с диффузным фиброзом и для ПЖ без выраженных признаков фиброза и липоматоза – физикохимический метод с применением осмотического шока, но различные варианты протокола.

Заключение

Заключение. Для осуществления полной децеллюляризации фрагментов ПЖ человека протокол способа обработки необходимо коррелировать с гистологическими особенностями исходной ткани.

 

 

Introduction

Introduction. Developing a tissue-engineered pancreatic construct (TEPC) involves a search for matrices/scaffolds capable of mimicking the structure and composition of the natural extracellular matrix (ECM), which is an important component of the tissue microenvironment. A cell-free, tissue-specific matrix obtained from pancreas decellularization seems to be the most suitable for creation of a TEPC. The choice of pancreatic tissue decellularization protocol should take into account the morphological characteristics of the original pancreas. Preservation of the architectonics and composition of the native tissue in the decellularized pancreas matrix (DPM), and the presence of native ECM components allow for creation of conditions for prolonged vital activity of functionally active islet (insulin-producing) cells when creating TEPC.

Objective

Objective: to determine the optimal parameters for decellularization of deceased donor pancreas with fibrosis, lipomatosis, and without pronounced signs of fibrosis and lipomatosis.

Materials and methods

Materials and methods. We used the caudal part of the pancreas obtained after multiorgan procurement from deceased donors, which was unsuitable for transplantation. Tissue-specific matrix was obtained by a combination of physical and chemical methods of pancreatic decellularization. A freeze-thaw cycle protocol and two protocols using osmotic shock were used. Samples of initial pancreatic tissue and decellularized fragments were subjected to histological analysis.

Results

Results. It was shown that a physico-chemical method with freeze-thaw cycles is suitable for effective pancreatic decellularization in severe lipomatosis; a physico-chemical method using osmotic shock, but different protocol variants, is suitable for pancreas with diffuse fibrosis and for pancreas without pronounced signs of fibrosis and lipomatosis.

Conclusion

Conclusion. For complete human pancreatic decellularization, the protocol should be correlated with histological features of the original tissue.

поджелудочная железалипоматозфиброздецеллюляризациятканеспецифический матриксpancreaslipomatosisfibrosisdecellularizationtissue-specific scaffoldReferencesMendibil U, Ruiz-Hernandez R, Retegi-Carrion S, Garcia-Urquia N, Olalde-Graells B, Abarrategi A. TissueSpecific Decellularization Methods: Rationale and Strategies to Achieve Regenerative Compounds. Int J Mol Sci. 2020; 21, 5447. doi: 10.3390/ijms21155447.Mendibil U, Ruiz-Hernandez R, Retegi-Carrion S, Garcia-Urquia N, Olalde-Graells B, Abarrategi A. TissueSpecific Decellularization Methods: Rationale and Strategies to Achieve Regenerative Compounds. Int J Mol Sci. 2020; 21, 5447. doi: 10.3390/ijms21155447.Stendahl JC, Kaufman DB, Stupp SI. Extracellular Matrix in Pancreatic Islets: Relevance to Scaffold Design and Transplantation. Cell Transplant. 2009; 18 (1): 1–12. doi: 10.3727/096368909788237195.Stendahl JC, Kaufman DB, Stupp SI. Extracellular Matrix in Pancreatic Islets: Relevance to Scaffold Design and Transplantation. Cell Transplant. 2009; 18 (1): 1–12. doi: 10.3727/096368909788237195.Damodaran G, Vermette P. Decellularized pancreas as a native extracellular matrix scaffold for pancreatic islet seeding and culture. J Tissue Eng Regen Med. 2018; 12 (5): 1230–1237. doi: 10.1002/term.2655.Damodaran G, Vermette P. Decellularized pancreas as a native extracellular matrix scaffold for pancreatic islet seeding and culture. J Tissue Eng Regen Med. 2018; 12 (5): 1230–1237. doi: 10.1002/term.2655.Goh SK, Bertera S, Olsen P., Olsen P, Candiello JE, Halfter W et al. Perfusion-decellularized pancreas as a natural 3D scaffold for pancreatic tissue and whole organ engineering. Biomaterials. 2013; 34 (28): 6760–6772. doi: 10.1016/j.biomaterials.2013.05.066.Goh SK, Bertera S, Olsen P., Olsen P, Candiello JE, Halfter W et al. Perfusion-decellularized pancreas as a natural 3D scaffold for pancreatic tissue and whole organ engineering. Biomaterials. 2013; 34 (28): 6760–6772. doi: 10.1016/j.biomaterials.2013.05.066.Sackett SD, Tremmel DM, Ma F, Feeney AK, Maguire RM, Brown ME et al. Extracellular matrix scaffold and hydrogel derived from decellularized and delipidized human pancreas. Scientific Reports. 2018; 8: 10452. doi: 10.1038/s41598-018-28857-1.Sackett SD, Tremmel DM, Ma F, Feeney AK, Maguire RM, Brown ME et al. Extracellular matrix scaffold and hydrogel derived from decellularized and delipidized human pancreas. Scientific Reports. 2018; 8: 10452. doi: 10.1038/s41598-018-28857-1.Crapo PM, Gilbert TW, Badylak SF. An overview of tissue and whole organ decellularization processes. Biomaterials. 2012; 32: 3233–3243. doi: 10.1016/j.biomaterials.2011.01.057.Crapo PM, Gilbert TW, Badylak SF. An overview of tissue and whole organ decellularization processes. Biomaterials. 2012; 32: 3233–3243. doi: 10.1016/j.biomaterials.2011.01.057.Rabbani M, Zakian N, Alimoradi N. Contribution of Physical Methods in Decellularization of Animal Tissues. Journal of Medical Signals & Sensors. 2021; 11 (1): 1. doi: 10.4103/jmss.JMSS_2_20.Rabbani M, Zakian N, Alimoradi N. Contribution of Physical Methods in Decellularization of Animal Tissues. Journal of Medical Signals & Sensors. 2021; 11 (1): 1. doi: 10.4103/jmss.JMSS_2_20.Starnecker F, König F, Hagl C, Thierfelder N. Tissueengineering acellular scaffolds-The significant influence of physical and procedural decellularization factors. J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 2018; 106 (1): 153–162. doi: 10.1002/jbm.b.33816.Starnecker F, König F, Hagl C, Thierfelder N. Tissueengineering acellular scaffolds-The significant influence of physical and procedural decellularization factors. J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 2018; 106 (1): 153–162. doi: 10.1002/jbm.b.33816.Klak M, Łojszczyk I, Berman A, Tymicki G, AdamiokOstrowska A, Sierakowski M et al. Impact of Porcine Pancreas Decellularization Conditions on the Quality of Obtained dECM. Int J Mol Sci. 2021; 22, 7005. doi: 10.3390/ijms22137005.Klak M, Łojszczyk I, Berman A, Tymicki G, AdamiokOstrowska A, Sierakowski M et al. Impact of Porcine Pancreas Decellularization Conditions on the Quality of Obtained dECM. Int J Mol Sci. 2021; 22, 7005. doi: 10.3390/ijms22137005.Salg GA, Giese NA, Schenk M, Hüttner FJ, Felix K, Probst P et al. The emerging field of pancreatic tissue engineering: A systematic review and evidence map of scaffold materials and scaffolding techniques for insulinsecreting cells. Journal of Tissue Engineering. 2019; 10: 1–25. doi: 10.1177/2041731419884708.Salg GA, Giese NA, Schenk M, Hüttner FJ, Felix K, Probst P et al. The emerging field of pancreatic tissue engineering: A systematic review and evidence map of scaffold materials and scaffolding techniques for insulinsecreting cells. Journal of Tissue Engineering. 2019; 10: 1–25. doi: 10.1177/2041731419884708.Баранова НВ, Кирсанова ЛА, Пономарева АС, Немец ЕА, Басок ЮБ, Бубенцова ГН и др. Сравнительный анализ секреторной способности островков Лангерганса, культивированных с биополимерным микрогетерогенным коллагенсодержащим гидрогелем и тканеспецифическим матриксом. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2019; 4: 45–53.Baranova NV, Kirsanova LA, Ponomareva AS, Nemets EA, Basok YuB, Bubentsova GN i dr. Sravnitel’nyy analiz sekretornoy sposobnosti ostrovkov Langergansa, kul’tivirovannykh s biopolimernym mikrogeterogennym kollagensoderzhashchim gidrogelem i tkanespetsificheskim matriksom. Vestnik transplantologii i iskusstvennykh organov. 2019; 4: 45–53. doi: 10.15825/1995-1191-2019-4-45-53.Venturini M, Angeli E, Maffi P, Fiorina P, Bertuzzi F, Salvioni M et al. Technique, complications, and therapeutic efficacy of percutaneous transplantation of human pancreatic islet cells in type 1 diabetes: the role of US. Radiology. 2005; 234: 617–624. doi: 10.1148/radiol.2342031356.Venturini M, Angeli E, Maffi P, Fiorina P, Bertuzzi F, Salvioni M et al. Technique, complications, and therapeutic efficacy of percutaneous transplantation of human pancreatic islet cells in type 1 diabetes: the role of US. Radiology. 2005; 234: 617–624. doi: 10.1148/radiol.2342031356.Matsumoto S, Gala-Lopez B, Pepper AR. Islet cell transplantation for type 1 diabetes. J Diabetes. 2010; 2 (1): 16–22. doi: 10.2147/DMSO.S50789.Matsumoto S, Gala-Lopez B, Pepper AR. Islet cell transplantation for type 1 diabetes. J Diabetes. 2010; 2 (1): 16–22. doi: 10.2147/DMSO.S50789.Ponomareva AS, Kirsanova LA, Baranova NV, Surguchenko VA, Bubentsova GN, Basok YB et al. Decellularization of donor pancreatic fragment to obtain a tissue-specific matrix scaffold. Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs. 2020; 22 (1): 123–133. doi: 10.15825/1995-1191-2020-1-123-133.Ponomareva AS, Kirsanova LA, Baranova NV, Surguchenko VA, Bubentsova GN, Basok YB et al. Decellularization of donor pancreatic fragment to obtain a tissue-specific matrix scaffold. Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs. 2020; 22 (1): 123–133. doi: 10.15825/1995-1191-2020-1-123-133.Porzionato A, Stocco E, Barbon S, Grandi F, Macchi V, De Caro R. Tissue-Engineered Grafts from Human Decellularized Extracellular Matrices: A Systematic Review and Future Perspectives. Int J Mol Sci. 2018; 19, 4117. doi: 10.3390/ijms19124117.Porzionato A, Stocco E, Barbon S, Grandi F, Macchi V, De Caro R. Tissue-Engineered Grafts from Human Decellularized Extracellular Matrices: A Systematic Review and Future Perspectives. Int J Mol Sci. 2018; 19, 4117. doi: 10.3390/ijms19124117.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.