Анализ пролиферативной активности клеток в микрочастицах, полученных из децеллюляризованной ткани печени и почки

Цель. Разработка протоколов децеллюляризации ткани печени и почек, а также анализ пролиферативной активности клеток гепатокарциномы человека Hep-G₂ на различных носителях.

Материалы и методы. Децеллюляризация печени и почек была произведена путем перфузии растворов детергентов с постепенно возрастающими концентрациями Тритона Х-100 (1, 2 и 3%). Был произведен гистологический анализ полученных образцов, использован метод оптической и сканирующей электронной микроскопии для исследования полученных образцов. Исследована пролиферативная активность клеток гепатокарциномы человека Hep-G₂ на полученных образцах децеллюляризованной ткани печени и почки.

Результаты. Децеллюляризация органа не приводит к изменениям в специфической структуре матрикса ткани. Микрочастицы со средним размером 200 мкм были изготовлены из децеллюляризованного матрикса тканей печени и почки. Уровень пролиферативной активности клеток гепатокарциномы человека Hep-G₂ , культивированных на микрочастицах из децеллюляризованной печени, был существенно выше, чем на микрочастицах из децеллюляризованной почки.

Заключение. Децеллюляризованный матрикс сохраняет нативную трехмерную структуру ткани. Уровень пролиферативной активности клеток существенно выше на микрочастицах из децеллюляризованной печени, что подтверждает сохранность специфичности межклеточного матрикса ткани после процесса децеллюляризации.

1. Nari GA, Cid M, Comín R et al. Preparation of a threedimensional extracellular matrix by decellularization of rabbit livers. Rev Esp Enferm Dig. 2013; 105 (3): 138–143.

2. Ye JS, Stoltz JF, Isla N, Liu Y, Yin YF, Zhang L. An approach to preparing decellularized whole liver organ scaffold in rat. Biomed Mater Eng. 2015; 25: 159–166.

3. Nakayama KH, Batchelder CA, Lee GE, Tarantal AF. Decellularized rhesus monkey kidney as a three-dimensional scaffold for renal tissue engineering. Tissue Eng Part A. 2010; 16 (7): 2207–2216.

4. Lutolf MP, Hubbell JA. Synthetic biomaterials as instructive extracellular microenvironments for morphogenesis in tissue engineering. Nat Biotechnol. 2005; 23 (1): 47–55.

5. Lee JS; Cho SW. Liver tissue engineering: Recent advances in the development of a bio-artificial liver. Biotechnol. Bioprocess. Eng. 2012; 17 (3): 427−438.

6. Soto­Gutierrez A, Zhang L, Medberry C et al. A Whole-Organ regenerative medicine approach for liver replacement. Tissue Eng Part C Methods. 2011; 17 (6): 677–686.

7. Nelson CM, Bissell MJ. Of extracellular matrix, scaffolds, and signaling: tissue architecture regulates development, homeostasis, and cancer. Annu Rev Cell Dev Biol. 2006; 22: 287–309.

8. Barnes CA, Brison J, Michel R et al. The surface molecular functionality of decellularized extracellular matrices. Biomaterials. 2011; 32 (1): 137–143.

9. Hussein KH, Park KM, Teotia PK. Fabrication of a biodegradable xenoantigen-free rat liver scaffold for potential drug screening applications. Transplantation Proc. 2013; 45 (8): 3092–3096.

10. Badylak SF, Freytes DO, Gilbert TW. Extracellular matrix as a biological scaffold material: structure and functional. Acta Biomater. 2009; 5 (1): 1–13.

11. Bobrova MM, Safonova LA, Agapova OI, Krasheninnikov ME, Shagidulin My, Agapov II. Liver tissue decellularization as a promising porous scaffold processing technology for tissue engineering and regenerative medicine. Sovrem. Technol Med. 2015; 7 (4): 6–13.

12. Mossman T. Rapid colorometric assay for cellular growth and survival: application to proliferation and cytotoxicity assays. J Immunol Methods. 1983; 65 (1–2): 55–63.

13. Baptista PM, Siddiqui MM, Lozier G, Rodriquez SR, Atala A, Soker S. The use of whole organ decellularization for the generation of a vascularized liver organoid. Hepatology. 2011; 53 (2): 604–617.

14. Shupe T, Williams M, Brown A, Willenberg B, Petersen BE. Method of the decellularization of intact rat liver. Organogenesis. 2010; 6 (2): 134–136.

15. Macchiarini P, Jungebluth P, Go T et al. Clinical transplantation of a tissue-engineered airway. Lancet. 2008; 372 (9655): 2023–2029.

16. Zhou P, Lessa N, Estrada D et al. Decellularized liver matrix as a carrier for the transplantation of human fetal and primary hepatocytes in Mice. Liver Transpl. 2011; 17 (14): 418–427.

17. Crapo PM, Gilbert TW, Badylak SF. An overview of tissue and whole organ decellularization processes. Biomaterials. 2011; 32 (12): 3233–3243.

18. Arenas­Herrera JE, Ko IK, Atala A, Yoo JJ. Decellularization for whole organ bioengineering. Biomed Mater. 2013; 8 (1): 014106.

19. Wang Y, Bao J, Wu Q et al. Method for perfusion decellularization of porcine whole liver and kidney for use as a scaffold for clinical-scale bioengineering engrafts. Xenotransplantation. 2015; 22 (1): 48–61.

20. Gilbert TW, Sellaro TL, Badylak SF. Decellularization of tissues and organs. Biomaterials. 2006; 27 (19): 3675–3683.

21. Ren H, Shi X, Tao L et al. Evaluation of two decellularization methods in the development of an organ decellularized rat liver scaffold. Liver Int. 2013; 33 (3): 448–458.

22. Pei M, Li JT, Shoukry M, Zhang Y. A review of decellularized stem cell matrix: a novel cell expansion system for cartilage tissue engineering. European Cell Mater. 2011; 22: 333–343.

23. Uygun BE, Soto­Gutierrez A, Yagi H et al. Organ reengineering through development of a transplantable recellularized liver graft using decellularized liver matrix. Nat Med. 2010; 16 (7): 814–820.

24. Canning P, Tan L, Chu K, Lee SW, Gray NS, Bullock AN. Structural mechanisms determining inhibition of the collagen receptor DDR1 by selective and multi-targeted type II kinase inhibitors. J Mol Biol. 2014; 426 (13): 2457–2470.

25. Londono R, Badylak SF. Biological scaffolds for regenerative medicine: mechanisms of in vivo remodeling. Ann Biomed Eng. 2015; 43 (3): 577–592.

26. Shirakigawa N, Ijima H, Takei T. Decellularized liver as a practical scaffold with a vascular network template for liver tissue engineering. J Biosci Bioeng. 2012; 114 (5): 546–551.