CC BY
26
■ мм
Новости клеточных технологий
созданию анастомозов на 4 собаках. Чтобы проверить качества трансплантата в более близком к человеческому биомеханическом окружении, графты с внутренним диаметром 4,2 мм были имплантированы трем макакам, которым предварительно была проведена иммуносупрессия. Ультразвуковое исследование, компьютерная томография-ангиография и биопсии подтвердили, что все сосуды не были подвержены клеточной инфильтрации и не демонстрировали никаких признаков сужения или образования аневризм. На гистологических срезах был заметен умеренный иммунный ответ, образование артерио-артериальных анастомозов и покрытая нормальным эндотелием внутренняя мембрана. Также были найдены позитивные по a-актину клетки в составе адвентиции. Более того, такие же клетки присутствовали и в окружающей сосуды ткани.
Таким образом, с использованием оригинального методического подхода [послойное формирование сосуда) были разработаны тканеинженерные трансплантаты, в полной мере обладающие необходимыми для клинического применения качествами. В экспериментах in vivo сосуды продемонстрировали достаточно высокую прочность, стимулировали
регенерацию и ангиогенез, препятствовали развитию аневризм. Нормальный эндотелий, выстилающий внутреннюю поверхность графта препятствовал тромбозам и не подвергался лимфоидной инфильтрации.
Это исследование максимально приближено к клинических условиям, поскольку сосуды полностью были «сконструированы» из собственных клеток пациентов. Кроме того, сосуды были испытаны сразу в трех in vivo моделях [крыса, собака, обезьяна). Другим неоспоримым преимуществом работы является то, что авторы изучали «судьбу» сосудов в течение длительного времени - полгода после трансплантации. Можно предположить, что в клинике такие сосуды могут «прослужить» длительное время без развития осложнений. Впервые модель была опробована на приматах, то есть в биомеханическом окружении, практически на 100% соответствующем условиям организма человека. Разработанные трансплантаты успешно зарекомендовали себя в замене поврежденных сосудов и далее могут проходить клинические испытания, которые должны подтвердить эффективность конструкции у пациентов.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Taylor L.M. Jr, Edwards J.M., Porter JM. Present status of reversed vein bypass grafting: five-year results of a modern series. J. Vasc. Surg. 1990; 11: 193-205.
2. Baguneid M.S., Seifalian A.M., Salacinski H.J. et al. Tissue engineering of blood vessels. Brit. J. Surg. 2006; 93: 282-90.
3. Shin'oka T. Clinical results of tissue-engineered vascular autografts seeded with autologous bone marrow cells. Nippon Geka Gakkai Zasshi 2004; 105: 459-63.
4. Hibino N., Imai Y., Shin'oka T. et al. [First successful clinical application of
tissue engineered blood vessel]. Kyobu Geka 2002; 55: 368-73.
5. Naito Y., Imai Y., Shin'oka T. et al. Successful clinical application of tissue-engineered graft for extracardiac Fontan operation. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2003; 125: 419-20.
6. Matsumura G., Hibino N., Ikada Y. et al. Successful application of tissue engineered vascular autografts: clinical experience. Biomat. 2003; 24: 2303-8.
7. Isenberg B.C., Williams C., Tranquillo R. Small-diameter artificial arteries engineered in vitro. Circ. Res. 2006; 98: 25-35.
8. L'Heureux N., Paquet N., Labbe R. et al. A completely biological tissue-engineered human blood vessel. FASEB J. 1998; 12: 47-56.
Подготовила A.C. Григорян По материалам Nat. Med. 2006; 12:361-5
Технология создания сердечных клапанов с использованием собственных клеток пуповины ребенка
Одна из основных проблем современной кардиохирургии - протезирование клапанов сердца у детей с врожденными пороками. Синтетические протезы кроме известных общих недостатков [тромбообразованиие, разрушение форменных элементов крови, реакция ткани на инородное тело) не могут изменять размер с ростом ребенка и подлежат замене через каждые 5 лет, что не может, не отразиться на здоровье и качестве жизни [2, 4, 7]. В настоящее время идет активный поиск новых материалов и технологий для создания протезов сердечных клапанов нового поколения.
Методы тканевой инженерии позволяют создавать трехмерные эквиваленты сердечных клапанов с использованием как синтетических материалов (PGA), так и биологических [бесклеточный матрикс клапанов свиньи) с нанесенными на них различными типами клеток [1, 3, 6]. В качестве клеточного материала в конструкциях для создания клапанов используют мультипотентные мезенхимальные клетки костного мозга, гемопоэтические стволовые клетки, ядросодержа-щую фракцию костного мозга, эндотелиальные клетки, ми-областы и фибробласты [5]. Полученная тканеинженерная
конструкция обычно помещается в биореактор в условия пульсирующей струи для правильной ориентации мышечных волокон и синтеза внеклеточного матрикса, что значительно укрепляет графт и приближает условия культивирования к естественным [кровоток) [8].
Стремление исследователей к созданию эквивалентов тканей из аутогенных клеток обусловлено лучшей прижив-ляемостью трансплантата, отсутствием иммунных реакций и риска генетической и микробной контаминации, что делает технологию привлекательней, но одновременно и усложняет ее. Поскольку тканеинженерные клапаны часто необходимы детям с врожденными пороками развития, то альтернативой клеткам костного мозга может служить клеточный материал, выделенный из внезародышевых органов, таких как плацента или пуповина.
В журнале Annals of Thoracic Surgery опубликовано исследование немецких авторов, где впервые описана технология создания тканеинженерной конструкции трехмерных эквивалентов сердечных клапанов с использованием инертных материалов и криконсервированных клеток пуповины человека.
Клеточная трансплантология и тканевая инженерия № 3 (5), 2006
■■■ ......
Новости клеточных технологий
ш
Основу тканеинженерной конструкции составил губчатый биорезорбируемый полимер на основе полигидроксибути-рата [poly-4-hydгoxybutyгate), из которого был изготовлен носитель для культуры клеток в виде трехстворчатого клапана. Клетки, выделенные из стенки артерии пуповины человека имели фибробласт-подобную морфологию и им-мунофенотип С031-/С090+/8МД+/со11адеп-!+/со11адеп-М+. То есть, данную культуру клеток можно охарактеризовать как миофибробласты или смесь гладких миоцитов [экспрессия гладкомышечного а-актина) и фибробластов [С090+, экспрессия фибронектина), но не эндотелиальные [CD31-/VWF). Клетки были криоконсервированы в жидком азоте. Спустя некоторое время клетки были разморожены и нанесены на образцы клапанов в количестве 20-30 млн клеток на образец. Спустя 7 дней статического культивирования часть образцов была помещена в пульсирующий биореактор и культивирована в нем еще 14 суток. После чего образцы были исследованы с акцентом на тканевую архитектонику, характеристику внеклеточного матрикса и механическую прочность.
По данным гистологического исследования, все образцы представляли собой мышечные пласты на биоматериале, причем те образцы, которые были помещены в пульсирующий биореактор, имели структурированное направление мышечных пучков в соответствии с линиями нагрузки, чего
не произошло в статических образцах. При иммуногисто-химическом исследовании во всех образцах отмечалась экспрессия клетками гладкомышечного a-актина [SMA+), количество коллагена I и IV типов было выше в образцах, культивированных в проточном пульсирующем биореакторе. Механическая прочность была значительно выше в образцах, культивируемых в биореакторе.
Таким образом, исследователями разработана технология создания аутогенных эквивалентов сердечных клапанов для детей, включающих в себя диагностику, получение клеточного материала, культуры клеток, их криоконсервирование, создание тканеинженерной конструкции при наступлении страхового случая. Авторы продемонстрировали создание только мышечной стенки клапана с достаточными механическими свойствами. Нанесение на эту конструкцию эндотелиальных клеток пуповины позволит создать полноценный эквивалент клапана сердца, способный к росту. По мере биодеградации графт будет полностью замещен собственными клетками и будет способен к росту в организме ребенка. Кроме усовершенствования конструкции in vitro, исследователям предстоит испытать прочность и функциональность графта в организме животных. При современном развитии прена-тальной диагностики, технологий криохранения клеток и их последующего культивирования метод имеет большое клиническое будущее.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Dvorin E.L., Wylie-Sears J., Kaushal S. et al. Quantitative evaluation of endothelial progenitors and cardiac valve endothelial cells: proliferation and differentiation on poly-glycolic acid/poly-4-hydroxybutyrate scaffold in response to vascular endothelial growth factor and transforming growth factor beta-1. Tissue Eng. 2003; 9(3): 487-93.
2. Gunal N., Baysal K., Haciomeroglu P. et al. Rheumatic heart disease and coronary vasculitis in children. Acta Paediatr. 2006; 95(1 ): 118-20.
3. Knight R.L., Booth C., Wilcox H.E. et al. Tissue engineering of cardiac valves: re-seeding of acellular porcine aortic valve matrices with human mesenchymal progenitor cells. J. Heart Valve Dis. 2005; 14(6): 806-13.
4. Sawaki S., Usui A., Abe T. et al. Late mortality and morbidity in elderly patients with mechanical heart valves. Asian Cardiovasc. Thorac. Ann. 2006;
14(3): 189-94.
5. Sutherland F.W., Perry T.E., Yu Y. et al. From stem cells to viable autologous semilunar heart valve. Circulation 2005; 111(21): 2783-91.
6. Takagi K., Fukunaga S., Nishi A. et al. In vivo recellularization of plain decellularized xenografts with specific cell characterization in the systemic circulation: histological and immunohistochemical study. Artif. Organs 2006; 30(4): 233-41.
7. Tiete A.R., Sachweh J.S., Groetzner J. et al. Systemic mechanical heart valve replacement in children under 16 years of age. Clin. Res. Cardiol. 2006; 95(5): 281-8.
8. Visconti R., Mironov V., Kasyanov V.A. et al. Cardiovascular tissue engineering I. Perfusion bioreactors: a review. J. Long Term. Eff. Med. Implants. 2006; 16(2): 111-30.
Подготовил A.B. Волков по материалам Ann. Thorac. Surg. 2006; 81:2207-16
Клеточная трансплантология и тканевая инженерия № 3 (5), 2006
