CC BY
39
■■■ I I I I I I
[Hein
Тканевая инженерия
малодифференцированных), безусловно повлияли на длительное приживление графта и процесс эпителизации [полное заживление через 20 мес). Тем не менее, даже при сочетании нескольких неблагоприятных факторов получен позитивный результат.
Исследователи впервые создали безопасную конструкцию Магіех + коллаген, пригодную к применению в клинике. Коллаген, как основной компонент внеклеточного матрикса, способствует миграции и пролиферации клеток, участвующих в репарации раны и формировании рубца. Для хемотаксической миграции клеток в зону воспаления конструкция специально была пропитана аутокровью. Применение бесклеточной конструкции на непротяжённом участке позволило добиться её
эпителизации без грубых рубцовых изменений. Однако, будущее таких конструкций, в том числе и для реконструкции более протяжённых дефектов, видится в сочетании с мобилизацией прогениторных клеток и факторов роста.
В России также имеется передовой опыт использования тканеинженерных конструкций для восстановления дыхательных путей. В частности, впервые в мире в клинической практике используется тканевой эквивалент, состоящий из эпителиальных клеток на биодеградируемом носителе и титановой пластины для закрытия дефектов гортани после резекции очагов опухолевого поражения. Это позволяет выполнять органосохраняющие операции и получить удовлетворительные клинические результаты [4].
ЛИТЕРАТУРА:
1. Врождённые и наследственные заболевания лёгких у детей. Под ред. Ю.Е. Вельтищева, С.Ю. Каганова, В.М. Таля. М.: Медицина, 1986. 304 с.
2. Выжигина М.А., Гудовский Л.М., Паршин В.Д. и др. Постреанимационные рубцовые стенозы трахеи: причины, профилактика и первая неотложная помощь. Анестезиология и реаниматология 2001; 3: 33-7.
3. Миланов Н.О., Гудовский Л.М., Трофимов Е.И., Паршин В.Д. Использование реваскуляризированного лучевого лоскута для пластического устранения обширного дефекта трахеи. Грудная и сердечно-сосудистая хирургия 1997; 4.
4. Решетов И.В., Чиссов В.И., Васильев А.В. и др. Новые подходы к органосохраняющему хирургическому лечению рака гортани. Материалы VIII Российского онкологического конгресса, Москва, 2004 г.
5. Caputo V., Consiglio V.. The use of patient's own auricular cartilage to repair deficiency of the tracheal wall. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 1961; 41: 594-6.
6. Grimmer J.F., Gunnlaugsson C.B., Alsberg E. et al. Tracheal reconstruction using tissue-engineered cartilage. Arch. Otolaryngol. Head. Neck. Surg. 2004; 130: 1191-6.
7. Kim J., Suh S.W., Shin J.Y. et al. Replacement of a tracheal defect with a tissue-engineered prosthesis: early results from animal experiments. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2004; 128: 124-129
8. Kojima K., Ignotz R.A., Kushibiki T. et al. Tissue-engineered trachea from sheep marrow stromal cells with transforming growth factor beta2 released from biodegradable microspheres in a nude rat recipient. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2004; 128: 147-53.
9. Nakamura T., Teramachi M., Sekine T. et al. Artificial trachea and long term follow-up in carinal reconstruction in dogs. Int. J. Artif. Organs 2000; 23: 718-4.
10. Neville W.E., Bolanowski P.J., Kotia G.G. Clinical experience with the silicone tracheal prosthesis. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 1990; 99: 604-13.
11. Walles T., Giere B., Hofmann M. et al. Experimental generation of a tissue-engineered functional and vascularized trachea. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2004; 128: 900-6.
12. Walles T., Giere B., Macchiarini P., Mertsching H. Expansion of chondrocytes in a three-dimensional matrix for tracheal tissue engineering. Ann. Thorac. Surg. 2004; 78: 444-8.
Подготовил А.В. Волков по материалам Ann. Otol. Rhinol. Larynqol. 2005; 114:
429-33.
Новые подаоды к теневой инжeнepии миoкapдa in vivo
Тканевая инженерия миокарда призвана улучшить эффективность клеточной кардиомиопластики. Ученые считают, что имплантация тканевого эквивалента может быть более эффективна, чем обычное введение взвеси клеток. Возможно, что тканеинженерные конструкции, состоящие из кардио-миоцитов или незрелых прогениторных клеток, нанесенных на биодеградируемый материал, будут иметь преимущество в плане электромеханической интеграции с миокардом хозяина. Кроме того, проблему реваскуляризации ткани можно решить на стадии in vitro до имплантации.
В настоящее время большинство работ в области создания тканевых эквивалентов миокарда находятся на стадии эксперимента in vitro [1 -4]. Уже получены многослойные конструкции на различных биодеградируемых носителях, способные к спонтанному сокращению и проявляющие более или менее стабильную электрическую активность [1, 3]. Во-первых, в исследованиях in vivo групп Leor и Li были получены хорошие результаты с применением фетальных кардиомиоцитов на альгинатной и желатиновой 3D матрицах [5, 6]. Были также полученны клеточные культуры, способные создавать мышечные слои с электрической активностью [6].
Основной сложностью создания тканеинженерных конструкций миокарда является отсутствие надежного клеточного источника. Предлагается использовать зрелые и фетальные кардиомиоциты [5], эмбриональные стволовые
клетки, предифференцированные в так называемые кардио-миобласты [8-10].
Недавно было опубликовано исследование по эффективности трансплантации эмбриональных стволовых клеток [ЭСК] в коллагеновом геле в ишемизированный миокард. Задачей эксперимента было выяснение возможности диф-ференцировки ЭСК [мобилизованных в геле] в сердечной мышце под влиянием микроокружения. Было показано, что ЭСК способны к дифференцировке in situ в кардиомиоциты под влиянием микроокружения. Авторы указывают, что при морфологическом исследовании не было выявлено признаков клеточной атипии и формирования опухолей. Миокард отличался хорошей сократимостью, и толщина стенки была больше, чем в группах контроля, аритмии не наблюдалось. Кроме того, сочетание ЭСК с коллагеновым гелем, по мнению исследователей, позволяет более четко восстановить геометрию миокарда, что, в свою очередь, благоприятно сказывается на сократимости сердечной мышцы [11].
Подходы, позволяющие получить толщу кардиомиоцитов in situ, позволяют исключить дополнительные процедуры по фиксации конструкций, выращенных in vitro. Использование метода префабрикации в толще мягких тканей с целью вас-куляризации и «созревания» графта является другой перспективной технологией тканевой инженерии миокарда. В недавнем номере Tissue Engineering приведены результаты одного из таких исследований.
Клеточная трансплантология и инженерия № 2, 2GG5
ш
Новости клеточных технологий
Кардиомиоциты выделяли из сердец неонатальных крыс. После культивирования и накопления достаточной клеточной массы миоциты были нанесены на силиконовые пленки, покрытые фибрином, и помещены в толщу мягких тканей в бассейне бедренных сосудов крыс-реципиентов.
Спустя три недели производили морфо-функциональную оценку графта. Макроскопически конструкция представляла собой мышечный пласт на силиконовой пленке. Сформированный сердечный мышечный пласт обладал электрической активностью и спсобностью сокращаться. При гистологическом исследовании в толще неомиокарда выявлена значительная сосудистая сеть. Т кань представляла собой схожую с естественным миокардом. Между кардиомиоцитами отчетливо определялись вставочные диски. Кроме того, миокард активно реагировал хронотропным эффектом на адреналин.
Таким образом, исследователям впервые удалось получить функциональную ткань миокарда in vivo методом префабрикации. При необходимости данная конструкция
может быть перемещена в зону постоянной имплантации на сосудистой ножке, что позволит сохранить кровоснабжение толщи мышцы.
Ряд научных работ рассматривает различные подходы к получению значительных по размеру, толщине и функциональности эквивалентов сердечной мышцы. Большинство исследований носят фундаментальный характер и пока трудно представить какую-либо отдельную технологию в клинике. Во всех работах было показано благоприятное влияние биоматрицы на формирование ткани миокарда и его интеграцию с тканью хозяина. Главной проблемой является выбор клеточного материала. Применение кардиомиоцитов из ЭСК позволяет получить неограниченное количество клеток, однако несёт в себе риск туморогенеза и иммунной реакции. Использование фетального материала ограничено этическими причинами. Определённые надежды возлагаются на мезенхимальные клетки костного мозга и подкожного жира, способные дифференцироваться в кардиомиоциты, а также стволовые клетки взрослого миокарда.
ЛИТЕРАТУРА:
1 .Alperin C., Zandstra P.W., Woodhouse K.A. Polyurethane films seeded with embryonic stem cell-derived cardiomyocytes for use in cardiac tissue engineering applications. Biomaterials 2005; 26: 7377-86.
2.Brown D.A., Beygui R.E., MacLellan W.R. et al. Modulation of gene expression in neonatal rat cardiomyocytes by surface modification of polylactide-co-glycolide substrates. J. Biomed. Mater. Res. 2005; 74: 419-29.
3.Leor J., Amsalem Y., Cohen S. Cells, scaffolds, and molecules for myocardial tissue engineering. Pharmacol. Ther. 2005; 105: 151 -63.
4.Itabashi Y., Miyoshi S., Kawaguchi H. at al. A new method for manufacturing cardiac cell sheets using fibrin-coated dishes and its electrophysiological studies by optical mapping. Artif. Organs 2005; 29: 95-103.
5.Leor J., Aboulafia-Etzion S., Dar A. et al. Bioengineered cardiac grafts: A new approach to repair the infarcted myocardium? Circ. 2000; 102 [19 Suppl 3]: III56-61.
6.Li R.K., Jia Z.Q., Weisel R.D. et al. Survival and function of bioengineered
cardiac grafts. Circ. 1999; 100 [19 Suppl]: II63-69.
7.Radisic M., Park H., Shing H. et al. Functional assembly of engineered myocardium by electrical stimulation of cardiac myocytes cultured on scaffolds. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2004; 101: 18129-34.
8.Kofidis T., de Bruin J.L., Hoyt G. et al. Injectable bioartificial myocardial tissue for large-scale intramural cell transfer and functional recovery of injured heart muscle. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2004; 128; 4: 571-8.
9. Hodgson D.M., Behfar A., Zingman L.V. et al. Stable benefit of embryonic stem cell therapy in myocardial infarction. Am. J. Physiol. Heart. Circ. Physiol. 2004; 287; 2: H471-H479.
10.Kehat I., Khimovich L., Caspi O. et al. Electromechanical integration of cardiomyocytes derived from human embryonic stem cells. Nat. Biotechnol. 2004; 22: 1282-9.
11 .Zhao Y.S., Wang C.Y., Li D.X. et al. Construction of a unidirectionally beating 3-dimensional cardiac muscle construct. J. Heart. Lung. Transplant. 2005; 24: 1091-7.
Подготовил Волков АВ по материалам Tissue. Enq. 2005; 11: 803-813.
Ксенотрансплантация нейрональных клеток пациентам с ишемическим инсультом - результаты I фазы клинических испытаний
Успешные эксперименты по трансплантации нейронов [фетальных нервных клеток свиньи и человека, а также им-мортализованных] и клеток костного мозга при различных моделях инсульта позволили перейти к первым клиническим испытаниям метода [1]. Первое сообщение о трансплантации нервных клеток в головной мозг человека появилось в 1998 году [2]. В University of Pittsburgh Medical Center пациентке 62-х лет, перенесшей инсульт, пересадили нейроны, полученные из тератокарциномы человека частной компанией Layton Bioscience [2, 3]. Было показано, что такие нейроны выживают в головном мозге пациентов более 2-х лет после трансплантации без признаков малигнизации [4]. В настоящее время продолжается II фаза испытаний [5, 8].
В журнале Cerebrovascular Diseases опубликованы результаты пилотного исследования по нейротрансплантации ксеноклеток пациентам с ишемическим инсультом. Выбор клеточного материала был обусловлен этическими и зако-
нодательными ограничениями использования фетальных клеток человека и успешными результатами экспериментальных работ по применению свиных нейроклеток в моделях болезни Хантингтона [6] и инсульта [7]. Кроме того, ещё 8 лет назад было проведено пилотное исследование по эффективности ксенотрансплантации свиных клеток пациентам с болезнью Паркинсона, показавшее безопасность метода [10].
Основные клинические критерии включения пациентов в исследование - ишемический инсульт от 3 месяцев до 10 лет, бассейн средней мозговой артерии с вовлечением области стриатума, размер инфаркта 20-300 куб. см, временный неврологический дефицит и невысокая степень инвалидности в анамнезе.
Клетки выделяли из стриатума фетусов свиней по протоколу Deacon T.W. [9]. Перед введением клетки обрабатывали антителами к MHC-I, поэтому классическую иммуносупрессию
Клеточная трансплантология и тканевая инженерия № 2, 2005
