CC BY
10
28
МАТЕРИАЛЫ V НАЦИОНАЛЬНОГО КОНГРЕССА ПО РЕГЕНЕРАТИВНОЙ МЕДИЦИНЕ
3D БИОПЕЧАТЬ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ
ТРЕХМЕРНЫХ КОНСТРУКТОВ НА ОСНОВЕ
СФЕРОИДОВ ИЗ МЕЗЕНХИМНЫХ
СТРОМАЛЬНЫХ КЛЕТОК
П.Ю. Бикмулина1, Н.В. Кошелева2, 3,
А.И. Шпичка1 2, П.С. Тимашев1' 2 4
1 Центр «Цифровой биодизайн
и персонализированное здравоохранение», Сеченовский Университет, Москва, Россия
2 Институт регенеративной медицины, Сеченовский Университет, Москва, Россия
3 ФГБНУ НИИ Общей Патологии и Патофизиологии, Москва, Россия
4 ФИЦ химической физики им. Н.Н. Семенова РАН, Москва, Россия
e-mail: bikmulina_p_Yu@staff.sechenov.ru
Ключевые слова: 3D биопечать, сфероиды, гидрогель, ме-
зенхимные стромальные клетки.
Мезенхимные стромальные клетки (МСК) являются наиболее часто используемым типом клеток для трехмерной биопечати, в том числе на основе сфероидов. МСК обладают широким спектром биологических свойств, разнящихся в зависимости от источника клеток. Сведения об особенностях каждой тканеспецифичной популяции МСК позволят повысить выживаемость и функциональность тканевых эквивалентов, полученных методом 3D биопечати. Целью данной работы стало сравнение ряда параметров, таких как выживаемость, метаболическая активность, способность к пролиферации, миграции и диф-ференцировке, сфероидов из МСК в зависимости от источника клеток при 3D экструзионной биопечати.
Биочернила для 3D экструзионной биопечати состояли из двух компонентов—гидрогеля и сфероидов. В состав гидрогеля входил желатин, фибрин, модифицированный акрилированным полиэтиленгликолем (ПЭГ), и фотоинициатор — рибофлавин. Сфероиды формировали в течение 3 суток из МСК, выделенных из подкожной жировой ткани и альвеолярной слизистой оболочки свободной десны человека. После биопечати на 3D-экструзионном биопринтере BioX CellInk проводили двухэтапную сшивку конструктов и культивировали их при стандартных условиях (37оС, 5%СО2) от 3 до 21 суток.
Напечатанные конструкты на основе сфероидов из МСК из обоих источников были жизнеспособны и метаболически активны, однако темпы пролиферации клеток в их составе отличались. Кроме того, сфероиды из МСК жировой ткани быстрее мигрировали в гидрогеле, формируя обширные кластеры клеток. Сфероиды из МСК альвеолярной слизистой оболочки свободной десны формировали более длинные, тонкие и разветвленные отростки в конструктах. Также в полученных конструктах установлены различия эффективности дифференцировки в остео-генном, хондрогенном и адипогенном направлениях.
Таким образом, полученные методом 3D биопечати конструкты на основе сфероидов из МСК из различных источников различаются по физиологическим и морфологическим свойствам. Сфероиды из МСК жировой ткани позволяют быстро заполнить объем напечатанного гидрогелевого конструкта, обеспечивая высокую плотность клеток, в то время как сфероиды из МСК альвеолярной слизистой оболочки свободной десны эффективнее формируют отростки в конструктах, занимая более обширную площадь конструкта.
Работа выполнена при поддержке РНФ (№ 22-7510120, сфероиды и биопечать).
СВЯЗАННЫЕ С ИНТЕГРИНАМИ КИНАЗЫ В РЕГУЛЯЦИИ ГЛАДКОМЫШЕЧНОГО АКТИНА И ПРОЦЕССА ЗАЖИВЛЕНИЯ РАНЫ НА КОЖНЫХ ФИБРОБЛАСТАХ
Н.Б. Бильдюг
Институт цитологии РАН, Санкт-Петербург, Россия e-mail: nbildyug@gmail.com
Ключевые слова: связанные с интегринами киназы, гладко-мышечный актин, фибробласты кожи
Гладкомышечный а-актин (a-SMA) считается маркером многих заболеваний [1], однако механизмы, регулирующие его экспрессию, до сих пор остаются неизвестными. Показано, что при раневых повреждениях кожи происходит превращение фибробластов в мио-фибробласты, которое сопровождается перестройкой актиновых структур и экспрессией a-SMA, а также интенсивным синтезом компонентов внеклеточного матрикса (ВКМ) [2]. Связь между матриксом и клетками обеспечивается трансмембранными белками инте-гринами, которые способны передавать внеклеточные сигналы внутрь клеток путем привлечения к своим цитоплазматическим доменам нерецепторных киназ, участвующих в дальнейших сигнальных каскадах [3]. Целью настоящей работы являлось изучение роли ин-тегрин-опосредованных сигнальных путей в регуляции a-SMA и процесса заживления раневых повреждений кожи. Для этого использовали оптимизированную in vitro модель раны на монослойной культуре кожных фибробластов человека и проводили оценку динамики интегринов и ключевых связанных с ними киназ — киназы фокальной адгезии (FAK) и интегрин-связанной киназы (ILK) — в процессе заживления имитированной раны.
С помощью методов иммунофлуоресценции и Вестерн-блоттинга было показано, что после нанесения имитированной раны в фибробластах происходило формирование выраженных стресс-фибрилл с появлением гладкомышечной изоформы актина, которое сопровождалось накоплением коллагенового матрикса во внеклеточном пространстве. В целом, эти данные указывают на процесс превращения фибробластов в миофибробласты и подтверждают адекватность использования настоящей модели. Результаты оценки интегринов и связанных с ними киназ показали постепенное повышение уровня интегрина бета-1, а также киназы FAK в процессе заживления имитированной раны, при этом для ILK, напротив, наблюдалось постепенное снижение по сравнению с контрольными клетками. Ингибирование указанных киназ с помощью коммерческих ингибиторов приводило к снижению уровня a-SMA в фибробластах и нарушению процесса заживления раны, при этом ингибирование ILK имело более выраженный эффект. В целом, в ходе работы были получены результаты, указывающие на роль интегрин-опосредованных сигнальных путей в регуляции процесса заживления раны.
Литература:
1. Chaponnier C., Gabbiani G.J. Pathol. 2004. V. 204(4). PP. 386-95.
2. Eming S.A., Martin P., Tomic-Canic M. Sci. Transl. Med. 2014. V. 6. P 265sr6.
3. Katsumi A., Orr A.W., Tzima E. et al. J. Biol. Chem. 2004. V. 279. PP. 12001-4.
Гены & Клетки XVII, №3, 2022
