Preview

Вестник трансплантологии и искусственных органов

Расширенный поиск

Сравнительное исследование хондрогенеза мезенхимальных стромальных клеток жировой ткани человека при культивировании на коллагенсодержащих носителях в условиях in vitro

https://doi.org/10.15825/1995-1191-2021-3-90-100

Полный текст:

Аннотация

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.

Об авторах

Ю. Б. Басок
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России
Россия

Басок Юлия Борисовна

123182, Москва, ул. Щукинская, д. 1

ORCID: 0000-0003-4807-3164



А. М. Григорьев
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России
Россия

Григорьев Алексей Михайлович

Москва

ORCID: 0000-0002-1794-9330



Л. А. Кирсанова
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России
Россия

Кирсанова Людмила Анфилофьевна

Москва

ORCID: 0000-0003-4870-611X



А. Д. Кириллова
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России
Россия

Кириллова Александра Дмитриевна

Москва

ORCID: 0000-0003-2938-5883



А. М. Суббот
ФГБНУ Научно-исследовательский институт глазных болезней
Россия

Суббот Анастасия Михайловна

Москва

ORCID: 0000-0002-8258-6011



А. В. Цветкова
ФГБНУ Научно-исследовательский институт биомедицинской химии им. В.Н. Ореховича, Москва, Российская Федерация
Россия

Цветкова Анастасия Валерьевна

Москва

ORCID: 0000-0003-4726-2895



Е. А. Немец
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России
Россия

Немец Евгений Абрамович

Москва

ORCID: 0000-0002-5564-962X



В. И. Севастьянов
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова» Минздрава России
Россия

Севастьянов Виктор Иванович

Москва

ORCID: 0000-0003-1995-3373



Список литературы

1. Kwon H, Brown WE, Lee CA, Wang D, Paschos N, Hu JC et al. Surgical and tissue engineering strategies for articular cartilage and meniscus repair. Nat Rev Rheumatol. 2019; 15 (9): 550–570. doi: 10.1038/s41584-019-0255-1. PMID: 31296933.

2. Bernhard JC, Vunjak-Novakovic G. Should we use cells, biomaterials, or tissue engineering for cartilage regeneration? Stem Cell Res Ther. 2016; 7 (1): 56. doi: 10.1186/s13287-016-0314-3. PMID: 27089917.

3. Schneider S, Unger M, van Griensven M, Balmayor ER. Adipose-derived mesenchymal stem cells from liposuction and resected fat are feasible sources for regenerative medicine. Eur J Med Res. 2017; 22 (1): 17. doi: 10.1186/s40001-017-0258-9. PMID: 28526089.

4. Tsvetkova AV, Vakhrushev IV, Basok YB, Grigor’ev AM, Kirsanova LA, Lupatov AY et al. Chondrogeneic potential of MSC from different sources in spheroid culture. Bull Exp Biol Med. 2021; 170 (4): 528–536. doi: 10.1007/s10517-021-05101-x. PMID: 33725253.

5. Rai V, Dilisio MF, Dietz NE, Agrawal DK. Recent strategies in cartilage repair: A systemic review of the scaffold development and tissue engineering. J Biomed Mater Res A. 2017; 105 (8): 2343–2354. doi: 10.1002/jbm.a.36087. PMID: 28387995.

6. Wylie JD, Hartley MK, Kapron AL, Aoki SK, Maak TG. What is the effect of matrices on cartilage repair? Clin Orthop Relat Res. 2015; 473 (5): 1673–1682. doi: 10.1007/s11999-015-4141-0. PMID: 25604876.

7. Севастьянов ВИ, Перова НВ. Биополимерный гетерогенный гидрогель Сферо®ГЕЛЬ – инъекционный биодеградируемый имплантат для заместительной и регенеративной медицины. Практическая медицина. 2014; 8 (84): 120–126.

8. Sevastianov VI, Basok YB, Grigor’ev AM, Kirsanova LA, Vasilets VN. Formation of tissue-engineered construct of human cartilage tissue in a flow-through bioreactor. Bull Exp Biol Med. 2017; 164 (2): 269–273. doi: 10.1007/s10517-017-3971-z. PMID: 29177908.

9. Cramer MC, Badylak SF. Extracellular matrix-based biomaterials and their influence upon cell behavior. Ann Biomed Eng. 2020; 48 (7): 2132–2153. doi: 10.1007/s10439-019-02408-9. PMID: 31741227.

10. Basok YuB, Kirillova AD, Grigoryev AM, Kirsanova LA, Nemets EA, and Sevastianov VI. Fabrication of microdispersed tissue-specific decellularized matrix from porcine articular cartilage. Inorganic Materials: Applied Research. 2020; 11 (5). 1153–1159.

11. Sun Y, Yan L, Chen S, Pei M. Functionality of decellularized matrix in cartilage regeneration: A comparison of tissue versus cell sources. Acta Biomater. 2018; 74: 56–73. doi: 10.1016/j.actbio.2018.04.048. PMID: 29702288.

12. Pei M, Li JT, Shoukry M, Zhang Y. A review of decellularized stem cell matrix: a novel cell expansion system for cartilage tissue engineering. Eur Cell Mater. 2011; 22: 333–343. doi: 10.22203/ecm.v022a25. PMID: 22116651.

13. Севастьянов ВИ, Перова НВ, Басок ЮБ, Немец ЕА. Биомиметики внеклеточного матрикса в тканевой инженерии и регенеративной медицине для травматологии и ортопедии. Opinion Leader. 2020; 6 (35): 35–46.

14. Tsvetkova AV, Vakhrushev IV, Basok YB, Grigor’ev AM, Kirsanova LA, Lupatov AY et al. Chondrogeneic Potential of MSC from Different Sources in Spheroid Culture. Bull Exp Biol Med. 170 (4): 528–536. doi: 10.1007/s10517-021-05101-x. Epub 2021 Mar 16. PMID: 33725253.

15. Dominici M, Le Blanc K, Mueller I, Slaper-Cortenbach I, Marini F, Krause D et al. Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stromal cells. The International Society for Cellular Therapy position statement. Cytotherapy. 2006; 8 (4): 315–317. doi: 10.1080/14653240600855905. PMID: 16923606.

16. Novikov I, Subbot A, Turenok A, Mayanskiy N, Chebotar I. A rapid method of whole cell sample preparation for scanning electron microscopy using neodymium chloride. Micron. 2019; 124: 102687. doi: 10.1016/j.micron.2019.102687. PMID: 31302532.

17. Иксанова АГ, Бондарь ОВ, Балакин КВ. Методы исследования цитотоксичности при скрининге лекарственных препаратов. Учебно-методическое пособие к практическим занятиям по курсу «Методы скрининга физиологически активных веществ». Казань: Казанский университет, 2016. 40.

18. Bourguignon LY, Singleton PA, Zhu H, Zhou B. Hyaluronan promotes signaling interaction between CD44 and the transforming growth factor beta receptor I in metastatic breast tumor cells. J Biol Chem. 2002; 277 (42): 39703–39712. doi: 10.1074/jbc.M204320200. PMID: 12145287.

19. Responte DJ, Natoli RM, Athanasiou KA. Identification of potential biophysical and molecular signalling mechanisms underlying hyaluronic acid enhancement of cartilage formation. J R Soc Interface. 2012; 9 (77): 3564– 3573. doi: 10.1098/rsif.2012.0399. PMID: 22809846.

20. Nehrer S, Breinan HA, Ramappa A, Shortkroff S, Young G, Minas T et al. Canine chondrocytes seeded in type I and type II collagen implants investigated in vitro. J Biomed Mater Res. 1997; 38 (2): 95–104. doi: 10.1002/(sici)1097-4636(199722)38:23.0.co;2-b. PMID: 9178736.

21. Tiruvannamalai Annamalai R, Mertz DR, Daley EL, Stegemann JP. Collagen Type II enhances chondrogenic differentiation in agarose-based modular microtissues. Cytotherapy. 2016; 18 (2): 263–277. doi: 10.1016/j.jcyt.2015.10.015. PMID: 26794716.


Дополнительные файлы

Для цитирования:


Басок Ю.Б., Григорьев А.М., Кирсанова Л.А., Кириллова А.Д., Суббот А.М., Цветкова А.В., Немец Е.А., Севастьянов В.И. Сравнительное исследование хондрогенеза мезенхимальных стромальных клеток жировой ткани человека при культивировании на коллагенсодержащих носителях в условиях in vitro. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2021;23(3):90-100. https://doi.org/10.15825/1995-1191-2021-3-90-100

For citation:


Basok Y.B., Grigoryev A.M., Kirsanova L.A., Kirillova A.D., Subbot A.M., Tsvetkova A.V., Nemets E.A., Sevastianov V.I. Comparative study of chondrogenesis of human adipose-derived mesenchymal stem cells when cultured in collagen-containing media under in vitro conditions. Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs. 2021;23(3):90-100. (In Russ.) https://doi.org/10.15825/1995-1191-2021-3-90-100

Просмотров: 119


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1995-1191 (Print)
ISSN 2412-6160 (Online)