Определение оптимального режима децеллюляризации поджелудочной железы с учетом морфологических особенностей панкреатической ткани

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

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.