КУЛЬТИВИРОВАНИЕ КЛЕТОК ПЕЧЕНИ ЧЕЛОВЕКА И МЕЗЕНХИМАЛЬНЫХ СТРОМАЛЬНЫХ КЛЕТОК ЖИРОВОЙ ТКАНИ ЧЕЛОВЕКА В ПЕРФУЗИОННОМ БИОРЕАКТОРЕ

Цель. Культивирование клеток печени человека и мезенхимальных стромальных клеток жировой ткани человека в перфузионном биореакторе.

Материалы и методы. В перфузионном биореакторе проведены эксперименты по культивированию клеточно-инженерной конструкции (КИК), состоящей из биополимерного микроструктурированного коллагенсодержащего гидрогеля (БМКГ), клеток печени человека, мезенхимальных стромальных клеток жировой ткани человека (МСК ЖТч) и культуральной среды William’s E.

 Результаты. В ходе эксперимента установлено, что на 7-е сутки в культуральных камерах биореактора присутствовали крупные клетки с характерной для гепатоцитов морфологией – полигональной формой и центрально расположенным круглым ядром. Метаболическая активность гепатоцитов в исследуемой КИК подтверждалась присутствием мочевины в культуральной среде на седьмые сутки культивирования в биореакторе и резорбцией БМКГ.

1. Zhang J, Zhao X, Liang L, Li J, Demirci U, Wang S. A decade of progress in liver regenerative medicine. Biomaterials. 2018; 157: 161–176. doi: 10.1016.

2. Nahmias Y, Berthiaume F, Yarmush ML. Integration of technologies for hepatic tissue engineering. Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. 2007; 103: 309–329.

3. Wagner BA, Venkataraman S, Buettner GR. The rate of oxygen utilization by cells. Free Radic Biol Med. 2011; 51: 700–712.

4. Wen F, Chang S, Toh YC, Arooz T, Zhuo L, Teoh SH, YuH. Development of dual-compartment perfusion bioreactor for serial coculture of hepatocytes and stellate cells in poly(lactic-co-glycolic acid)-collagen scaffolds. J. Biomed. Mater. Res. B. Appl. Biomater. 2008; 87 (1): 154– 162. doi: 10.1002.

5. Rebelo SP, Costa R, Silva MM, Marcelino P, Brito C, Alves PM. Three-dimensional co-culture of human hepatocytes and mesenchymal stem cells: improved functionality in long-term bioreactor cultures. J. Tissue Eng. Regen. Med. 2017; 11 (7): 2034–2045. doi: 10.1002.

6. Ramachandran SD, Schirmer K, Münst B, Heinz S, Ghafoory S, Wölfl S et al. In vitro generation of functional liver organoid-like structures using adult human cells. PLoS ONE. 2015; 10 (10): A1648. doi: 10.1371.

7. Sevastianov VI, Basok YuB, Grigoryev AM, Kirsanova LA, Vasilets VN. A Perfusion Bioreactor for Making Tissue-Engineered Constructs. Biomedical Engineering. 2017; 51 (3): 162–165.

8. Sevastianov V, Basok Yu, Grigor’ev A, Kirsanova L, Vasilets V. (2017). Formation of Tissue-Engineered Construct of Human Cartilage Tissue in a Flow-Through Bioreactor. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2017; 164. doi: 10.1007.

9. Fisher SA, Tam RY, Shoichet MS. Tissue mimetics: engineered hydrogel matrices provide biomimetic environments for cell growth. Tissue Engineering. 2014; part A, 20 (5, 6): 895–898.

10. Севастьянов ВИ, Перова НВ. Композиция гетерогенного имплантируемого геля Сферо®гель для лечения заболеваний опорно-двигательного аппарата. Современная медицина. 2017; 2: 151–155.

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

12. Surguchenko VA, Ponomareva AS, Kirsanova LA, Skaleckij NN, Sevastianov VI. The cell-engineered construct of cartilage on the basis of biopolymer hydrogel matrix and human adipose tissue-derived mesenchymal stromal cells (in vitro study). J. Biomed. Mat. Soc. Part. A. 2015; 103 (2): 463–470. doi: 10.1002.

13. Consolo F, Fiore GB, Truscello S, Caronna M, Morbiducci U, Montevecchi FM et al. A computational model for the optimization of transport phenomena in a rotating hollow-fi ber bioreactor for artifi cial liver. Tissue Eng. Part. C. Methods. 2009; 15 (1): 41–55. doi: 10.1089.

14. Ishii Y, Saito R, Marushima H, Ito R, Sakamoto T, Yanaga K. Hepatic reconstruction from fetal porcine liver cells using a radial fl ow bioreactor. World. J. Gastroenterol. 2008; 14 (17): 2740–2747. PMID: 18461659.

15. Uzarski JS, Bijonowski BM, Wang B, Ward HH, WandingerNess A, Miller WM et al. Dual-Purpose Bioreactors to Monitor Noninvasive Physical and Biochemical Markers of Kidney and Liver Scaffold Recellularization. Tissue Eng. Part. C. Methods. 2015; 21 (10): 1032–1043. doi: 10.1089.

16. Mueller D, Tascher G, Damm G, Nüssler AK, Heinzle E, Noor F. Real-time in situ viability assessment in a 3D bioreactor with liver cells using resazurin assay. Cytotechnology. 2013; 65 (2): 297–305. doi: 10.1007.

17. Freyer N, Knöspel F, Strahl N, Amini L, Schrade P, Bachmann S et al. Hepatic Differentiation of Human Induced Pluripotent Stem Cells in a Perfused Three-Dimensional Multicompartment Bioreactor. Biores. Open Access. 2016; 5 (1): 235–248. doi: 10.1016.

18. Hsu MN, Tan GD, Tania M, Birgersson E, Leo HL. Computational fl uid model incorporating liver metabolic activities in perfusion bioreactor. Biotechnol. Bioeng. 2014; 111 (5): 885–895. doi: 10.1002.

19. Sarkar U, Rivera-Burgos D, Large EM, Hughes DJ, Ravindra KC, Dyer RL et al. Metabolite profi ling and pharmacokinetic evaluation of hydrocortisone in a perfused three-dimensional human liver bioreactor. Drug. Metab. Dispos. 2015; 43 (7): 1091–1099.