Разработка 3d-конструкций для фибробластов роговицы

DOI: https://doi.org/10.29296/24999490-2021-05-08

А.П. Лыков(1), М.А. Суровцева(1), К.Ю. Краснер(2), И.И. Ким(1), Н.А Бондаренко(1), А.Н. Трунов(2), В.В. Черных(2), О.В. Повещенко(1), 1-НИИКЭЛ – филиал ИЦиГ СО РАН, Российская Федерация, 630096, Новосибирск, ул. Колхидская, 10; 2-Новосибирский филиал ФГАУ НМИЦ «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова», Российская Федерация, 630060, Новосибирск ул. Тимакова 2 E-mail: k.krasner@mntk.nsk.ru

Введение. Успехи, достигнутые в области биологии и медицины, в частности в области клеточных технологий, позволяют апробировать в качестве альтернативы хирургическому методу лечения патологии роговицы стволовые клетки глаза. Вариантом повышения устойчивости столовых клеток к неблагоприятным факторам микроокружения в патологическом очаге может стать создание аналога 3D-модели ниши стволовых клеток. Цель исследования: изучить в эксперименте способность комбинации полиэтиленгликоля с внеклеточным матриксом и лизатом тромбоцитов удерживать внутри фибробласты роговицы. Материал и методы. Проведена оценка биосовместимости конструкций и фибробластов роговицы, выделенных из лентикул роговицы, и вязкости конструкций in vitro. Результаты. В течение 3–4 нед удается нарастить до 2–3•106 клеток из лентикул роговицы, которые морфологически имели дендритную форму, а фенотипически несли на своей поверхности маркеры мезенхимных стволовых клеток/фибробластов. Входе исследования изучена биосовместимость конструкций из полиэтиленгликоля-4000 (ПЭГ-4000), метилцеллюлозы (МЦ), лизата тромбоцитов (ЛТ), дериватов крови телят и фибробластов роговицы. Показано, что фибробласты роговицы пролиферировали в присутствии большинства из материалов, использованных для создания конструкций, за исключением препаратов солкосерила в форме геля. Конструкции на основе ПЭГ-4000, МЦ и ЛТ удерживали фибробласты роговицы внутри себя и не препятствовали росту клеток. Заключение. Полученные результаты указывают на возможность выделения фибробластов роговицы из малого объема материала роговицы, а также возможности использовать конструкции на основе ПЭГ-4000, МЦ и ЛТ в качестве носителя клеток.

Список литературы: 
  1. Mathews P.M., Lindsley K., Aldave A.J., Akpek E.K. Etiology of global corneal blindness and current practices of corneal transplantation: a focused review. Cornea. 2018; 37 (9): 1198–203. https://doi.org/10.1097/ICO.0000000000001666
  2. Bremond-Gignac D., Copin H., Benkhalifa M. Corneal epithelial stem cells for corneal injury. Expert Opin Biol Ther. 2018; 18 (9): 997–1003. https://doi.org/10.1080/14712598.2018.1508443
  3. Wadhawa H., Ismail S., McGhee J.J., Werf B.V., Sherwin T. Sphere-forming corneal cells repopulate dystrophic keratoconic stroma: implications for potential therapy. World J. Stem Cells. 2020; 12 (1): 35–54. https://doi.org/10.4252/wjsc.v12.i1.35
  4. Zhou Y., Chen Y., Wang S., Qin F., Wang L. MSCs helped reduce scarrinh in the cornea after fungal infection when combined with anti-fungal treatment. BMC Ophthalmol. 2019; 19 (1): 226. https://doi.org/10.1186/s12886-019-1235-6
  5. Franchi F., Ramaswamy V., Olthoff M., Peterson K.M., Paulmurugan R., Rodriguez-Porcel M. Myocardial microenvironment modulates the biology of transplanted mesenchymal stem cells. Mol. Imaging Biol. 2020; 22 (4): 948–57. https://doi.org/10.1007/s11307-019-01470-y
  6. Khodayari S., Khodayari H., Amiri A.Z., Eslami M., Farhud D., Hescheler J., Nayernia K. Inflammatory microenvironment of acute myocardial infarction prevents regeneration of heart with stem cells therapy. Cell Phisiol Biochem. 2019; 53 (5): 887–909. https://doi.org/10.33594/000000180
  7. Boutin M.E., Hampton C., Quinn R., Ferrer M., Song M.J. 3D engineering of ocular tissues for disease modeling and drug testing. Adv Exp. Med. Biol. 2019; 1186: 171–93. https://doi.org/10.1007/978-3-030-28471-8_7
  8. Becerra J., Santos-Ruiz L., Andrades J.A., Mari-Beffa M. The stem cell niche should be a key issue for cell therapy in regenerative medicine. Stem Cell Rev and Rep. 2011; 7: 248–55. https://doi.org/10.1007/s12015-010-9195-5
  9. Sekundo W., Kunert K., Russmann C., Gille A., Bissmann W., Stobrawa G., Sticker M., Bischoff M., Blum M. First efficacy and safety study of femtosecond lenticule extraction for the correction of myopia: six-month results. J. Cataract Refract Surg. 2008; 34 (9): 1513–20. https://doi.org/10.1016/j.jcrs.2008.05.033
  10. Kowtharapu B., Murin R., Junemann A., Stachs O. Role of corneal stromal cells on epithelial cell function during wound healing. Int J. Mol. Sci. 2018; 19 (2): E464. https://doi.org/10.3390/ijms19020464
  11. Jester J.V., Barry-Lane P.A., Cavanagh H.D., Petroll W.M. Induction of alpha-smooth muscle actin expression and myofibroblast transformation in cultured corneal keratocytes. Cornea. 1996; 15: 505–16.
  12. Zellander A., Wardlow M., Djalilian A., Zhao C., Abiade J., Cho M. Engineering copolymeric artificial cornea with salt porogen. J. Biomed Mater Res A. 2014; 102 (6): 1799–808. https://doi.org/10.1002/jbm.a.34852
  13. Fuoco C., Salvatori M.L., Biondo A., Shapira-Schweitzer K., Santoleri S., Antonini S., Bernardini S., Tedesco F.S., Cannata S., Seliktar D., Cossu G., Gargioli C. Injectable polyethylene glycol-fibrinogen hydrogel adjuvant improves survival and differentiation of transplanted mesoangioblasts in acute and chronic skeletal-muscle degeneration. Skeletal Muscle. 2012; 2 (1): 24. https://doi.org/10.1186/2044-5040-2-24
  14. Higa K., Takeshima N., Moro F., Kawakita T., Kawashima M., Demura M., Shimazaki J., Asakura T., Tsubota K., Shimmura S. Porous silk fibroin film as a transparent carrier for cultivated corbeal epithelial sheets. J Biomater Sci Polym Ed. 2011; 22 (17): 2261–76. https://doi.org/10.1163/092050610X538218
  15. Mi S., Chen B., Wright B., Connon C.J. Ex vivo construction of an artificial ocular surface by combination of corbeal limbal epithelial cells and a compressed collagen scaffold containing keratocytes. Tissue Eng Part A. 2010; 16 (6): 2091–100. https://doi.org/10.1089/ten.TEA.2009.0748
  16. Huhtala A., Pohionen T., Salminen L., Salminen A., Kaarniranta K., Uusitalo H. In vitro biocompatibility of degrable biopolymers in cell line cultures from various ocular tissues: extraction studies. J. Mater Sci Mater Med. 2008; 19 (2): 645–9. https://doi.org/10.1002/jbm.a.31319
  17. Лыков А.П., Суровцева М.А., Повещенко О.В.. Станишевская О.М., Черных Д.В., Арбеньева Н.С., Братко В.И. Лечение идиопатической возрастной макулярной дегенерации аутологичной плазмой, обогащенной лизатом тромбоцитов: проспективное исследование. Вестник РАМН. 2018; 73 (1): 40–8. https://doi.org/10.15690/vramn932[Lykov A.P., Poveshchenko O.V., Surovtseva M.A., et al. Autologous Plasma Enriched with Platelet Lysate for the Treatment of Idiopathic Age-Related Macular Degeneration: A Prospective Study. Annals of the Russian Academy of Medical Sciences. 2018; 73 (1): 40–8 (In Russian). https://doi.org/10.15690/vramn932]
  18. Lykov A.P., Poveshchenko O.V., Bondarenko N.A., Surovtseva M.A. Therapeutic potential of fibroblast combined with platelet-rich plasma on burn skin wound healing. J. Biol Today’s World. 2019; 8 (1): 1–5. https://doi.org/10.15412/J.JBTW.010