Регенеративное действие тканеинженерных конструкций на основе волокнисто-проницаемого никелида титана

Целью исследования in vivo было изучение возможности применения интракорпоральных конструкций с гепатоцитами, культивируемыми на волокнисто-проницаемом матриксе из никелида титана (ВПМНТ). Мы стремились определить, превосходит ли применение гепатоцитов, культивированных в ВПМНТ, простую инъекцию гепатоцитов с точки зрения восстановления функций печени и времени выживания на модели крыс с CCl4-индуцированным гепатитом. В исследовании было использовано 200 животных следующих экспериментальных групп: I группа – контрольная; II группа – животные с токсическим гепатитом; III группа – животные с токсическим гепатитом с последующей имплантацией бесклеточных ВПМНТ (фиктивная хирургия); IV группа – животные с токсическим гепатитом с последующей инфузией только гепатоцитов (20 × 106 клеток / мл); V группа – животные с токсическим гепатитом с последующей имплантацией гепатоцитов, культивированных в ВПМНТ. На пяти животных с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) проведен анализ эволюции гепатоцитов in vivo в ВПМНТ. В анализе СЭМ гепатоциты продемонстрировали хорошую адгезию и пролиферацию в поровом пространстве ВПМНТ. Более того, зрелая ткань, содержащая как коллоидные, так и волокнистые компоненты, заполнила поры матрикса на 95% за 28 дней. Что касается восстановления функции печени, V группа показала значительное снижение уровня аланинаминотрансферазы (АЛТ) в сыворотке по сравнению с II группой. У животных IV группы также наблюдалось существенное снижение уровня АЛТ через 15 дней, который, однако, повысился через 30 дней и был аналогичным значениям этого показателя в II группе. Вероятно, этот факт был вызван только кратковременным эффектом инъекции гепатоцитов. Характер изменения сывороточного белка, лактата, альбумина, фибриногена и общего билирубина был аналогичен изменению динамики АЛТ. Продолжительность жизни животных оказалась значительно больше в V группе. Полученные результаты показали возможные способности ВПМНТ в качестве матрикса для гепатоцитов с целью поддержки гепатоцеллюлярного метаболизма. В целом, проведенное исследование показывает, как «вспомогательная печень» путем имплантации культивированных гепатоцитов в ВПМНТ замещает функции поврежденной печени без необходимости замены всей печени.

1. Готье С.В., Шагидулин М.Ю., Онищенко Н.А. и др. Коррекция хронической печеночной недостаточности при трансплантации клеток печени в виде суспензии и клеточно-инженерных конструкций (экспериментальное исследование) // Вестник РАМН. 2013. № 4. С. 44–51.

2. Конопля А.И., Литвинова Е.С., Быстрова Н.А. и др. Иммунометаболические нарушения при экспериментальном остром токсическом поражении печени: коррекция ксеногенными и аллогенными гепатоцитами // Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2016. Т. 18, № 2. С. 91–98.

3. Плеханов А.Н., Товаршинов А.И. Современные подходы к диагностике и лечению печеночной недостаточности (обзор литературы) // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. 2016. Т. 1, № 4 (110). С. 156–161.

4. Мельникова Е.В., Меркулова О.В., Борисевич И.В., Меркулов В.А. От клеточных технологий к биомедицинским клеточным продуктам: опыт использования препаратов на основе жизнеспособных клеток человека в Российской Федерации // Цитология. 2018. Т. 60, № 4. С. 231–240.

5. Гулай Ю.С., Крашенинников М.Е., Шагидулин М.Ю., Онищенко Н.А. Тканевая инженерия печени (современное состояние проблемы по данным зарубежных источников) // Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2014. Т. 16, № 2. С. 103–113.

6. Арсентьева Н.И., Макарова М.А., Арсентьева М.Л. Разработка клеточных биотехнологий и опыт их применения при патологиях в эксперименте // Бюллетень ВСНЦ CО РАМН. 2015. № 3 (103). С. 79–84.

7. Шагидулин М.Ю. Разработка и экспериментальное исследование клеточно-инженерных конструкций печени для лечения печеночной недостаточности: дис. … д-ра мед. наук. М., 2015. 268 с.

8. Резник О.Н., Кузьмин Д.О., Скворцов А.Е., Резник А.О. Биобанки – неоценимый ресурс трансплантации. История, современное состояние, перспективы // Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2016. Т. 18, № 4. С. 123–132.

9. Kundu J. Approaches to cell delivery: substrates and scaffolds for cell therapy // Dev. Ophthalmol. 2014. Vol. 53. P. 143–154.

10. Готье С.В., Шагидулин М.Ю., Онищенко Н.А. и др. Влияние природы матрикса на функциональную эффективность биомедицинского клеточного продукта для регенерации поврежденной печени (экспериментальная модель острой печеночной недостаточности) // Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2017. Т. 19, № 2. С. 78–89.

11. Kasuya J. Microporous membrane-based liver tissue engineering for the reconstruction of three-dimensional functional liver tissues in vitro // Biomaterial. 2012. Vol. 2(4). P. 290–295.

12. Грицай Д.В., Лебединский А.С., Оченашко О.В. и др. Трансплантация криоконсервированных клеток фетальной печени, заселенных на макропористые альгинат-желатиновые матрицы, крысам с печеночной недостаточностью // Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2015. Т. 17, №3. С. 50–57.

13. Layek B. Cell Penetrating Peptide Conjugated Chitosan for Enhanced Delivery of Nucleic Acid // Int. J. Mol. Sci. 2015. Vol. 4, No. 16 (12). P. 28912–28930.

14. Скалецкая Г.Н. Экспериментальная модель тканеинженерной конструкции поджелудочной железы: дис. … канд. мед. наук. М., 2017. 127 c.

15. Иванов А.Н., Норкин И.А., Пучиньян Д.М. Возможности и перспективы использования скаффолдтехнологий для регенерации костной ткани. Цитология. 2014. Т. 56, № 8. C. 543–548.

16. Gao Q., Zhu X., Lü Y. et al. Strategies to choose Scaffold materials for Tissue Engineering // Chinese Journal of Biotechnology. 2016. Vol. 32 (2). P. 172–184.

17. Агапова О.И. Биоинженерные конструкции на основе фиброина шелка и спидроина для регенеративной медицины и тканевой инженерии (обзор) // Современные технологии в медицине. 2017. Т. 9, № 2. С. 190–206.

18. Хрыщанович В.Я., Третьяк С.И., Харламова А.Н. Технология микроинкапсуляции при трансплантации тироцитов и паратироцитов без иммуносупрессивной терапии // Весцi Нацыянальнай акадэмii навук Беларусi. Серыя медыцынскiх навук. 2011. № 2. С. 42–48.

19. Хрыщанович В.Я., Третьяк С.И. Сравнительный анализ материалов, применяемых для иммуноизоляции клеток при трансплантации // Новости хирургии. 2012. Т. 20, № 3. С. 100–116.

20. Nagwa El-Badri., Ghoneim M. Mesenchymal Stem Cell Therapy in Diabetes Mellitus: Progress and Challenges // Journal of Nucleic Acids. 2013. Vol. 2013. P. 1–6.

21. Севастьянов В.И. Клеточно-инженерные конструкции в тканевой инженерии и регенеративной медицине // Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2015. Т. 17(2). С. 127–130.

22. Хенч Л., Джонс Д. Биоматериалы, искусственные органы и инжиниринг тканей. М.: Техносфера, 2007. 304 с.

23. Онищенко Н.А., Гулай Ю.С., Шагидулин М.Ю. и др. Разработка имплантируемых клеточно- и тканеинженерных конструкций вспомогательной печени для лечения печеночной недостаточности // Гены и клетки. 2015. Т. X, № 1. С. 6–17.

24. Терещенко В.П., Ларионов П.М., Кирилова И.А. и др. Материалы и методы тканевой инженерии костной ткани // Хирургия позвоночника. – 2016. – Т. 13, №1. – С. 72–81.

25. Гюнтер В.Э., Ходоренко В.Н., Чекалкин Т.Л. и др. Медицинские материалы и имплантаты с памятью формы: в 14 т. Медицинские материалы с памятью формы. Томск: Изд-во МИЦ, 2011. Т. 1.534 с.

26. Дамбаев Г.Ц., Гюнтер В.Э., Кокорев О.В. и др. Медицинские материалы и имплантаты с памятью формы: в 14 т. Медицинские материалы с памятью формы. Томск: Изд-во МИЦ. 2012. Т. 11. 398 с.

27. Гюнтер В.Э., Дамбаев Г.Ц., Кокорев О.В. и др. Проницаемый инкубатор из никелида титана: патент РФ № 2638819, МПК A61L 27/56 (200601) № 2016127151; заявл. 5.06.2016; опубл. 15.12.2017, Бюл. 35.

28. Hang H.A. et al. Simple isolation and cryopreservation method for adult human hepatocytes // Int. J. Artif. Organs. 2009. Vol. 10, № 32. Р. 720–727.

29. Антюфеева А.А., Лущик М.В. Создание экспериментальных моделей патологических состояний // Международный студенческий научный вестник. 2015. № 2. С. 110–111.

30. Petrenkо Y.A. Coupling of gelatin to inner surfaces of pore walls in spongy alginate-based scaffolds facilitates the adhesion, growth and differentiation of human bone marrow mesenchymal stromal cells // J. Mater. Sci: Mater Med. 2011. Vol. 22. P. 1529–1540.