Preview

Офтальмохирургия

Расширенный поиск

РАЗРАБОТКА БИОИНЖЕНЕРНОЙ КОНСТРУКЦИИ ИСКУССТВЕННОЙ РОГОВИЦЫ НА ОСНОВЕ ПЛЕНОЧНОГО МАТРИКСА ИЗ СПИДРОИНА И КУЛЬТИВИРОВАННЫХ КЛЕТОК ЛИМБАЛЬНОЙ ЗОНЫ ГЛАЗНОГО ЯБЛОКА

https://doi.org/10.25276/0235-4160-2013-4-89-97

Полный текст:

Аннотация

Реферат

Цель. Изучить предпосылки к разработке биоинженерной конструкции искусственной роговицы на основе тканевого матрикса из рекомбинантного спидроина путем оценки поведения на его поверхности плоскостных (2D) и трехмерных (3D) клеточных культур.

Материал и методы. Изучали первичные культуры эпителиоидных и стромальных клеток (МСК-Л), полученных из лимбальной зоны аутопсированных глаз доноров. Клетки засевали на чашки Петри и в лунки 12-луночных культуральных планшетов (Corning, США). Для получения сфероидов клетки после второго пассажа центрифугировали и высевали на агарозные планшеты, затем культивировали в термостатируемой камере (Cell-IQ, Chip Man Technologies, Финляндия) в стандартных условиях (37о С, 5% СО2). Контроль роста и морфологии клеток в планшетах проводили под инвертированным микроскопом CKX41 (Olympus, Япония). Для подсчета количества клеток и их жизнеспособности использовали автоматический счетчик клеток Countess (Invitrogen, США), экспрессию поверхностных белков анализировали методом проточной цитофлуориметрии. Для заселения матриксов использовали МСК-Л 3 пассажа и 7-дневные сфероиды из МСК-Л. Оценку роста 2D и 3D клеточных культур на поверхности пленочных матриксов из рекомбинантного спидроина, определение их нетоксичности и адгезивности проводили с использованием иммуногистохимических исследований, световой цейтраферной микроскопии (Cell-IQ, Chip Man Technologies, Финляндия), лазерной сканирующей конфокальной микроскопии (FluoView FV10i, Olympus, Япония) и растровой электронной микроскопии (CamScan, Япония).

Результаты. После посева клеток уже через несколько часов наблюдалось активное их прикрепление к подложке. Прикрепившиеся клетки имели округлую, овальную или полигональную архитектонику. Через сутки наблюдалось появление биполярных вытянутых клеток и островков мигрирующих эпителиоидных клеток. Сфероиды в процессе инкубирования под действием силы тяжести скапливались преимущественно в центральной зоне матрикса, и уже через 2 часа отмечалась активная миграция эпителиоподобных клеток поверхностной области сфероидов по пленке. Через сутки инкубации все выселившиеся на поверхность пленочного матрикса клетки имели мезенхимоподобный фенотип. Сфероиды обладали способностью неограниченно сливаться, после чего наблюдали формирование новой микроткани с эпителиальными клетками на поверхности и мезенхимоподобными клетками в центральной области. Как одиночные сфероиды, так и полученная в результате их слияния микроткань содержали эпителиальный и мезенхимный компоненты, а также регулярно организованные фибриллы внеклеточного матрикса.

Выводы. В свете полученных данных, разработка биоинженерных клеточно-тканевых конструкций искусственной роговицы на основе технологии культивирования клеточных сфероидов (3D), получаемых из мультипотентных стволовых клеток лимба и спидроинового матрикса, представляется перспективной и требующей дальнейшей более углубленной разработки.

Об авторах

Б. Э. Малюгин
ФГБУ «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова» Минздрава России, Москва
Россия
докт. мед. наук, профессор, зам. ген. директора по научной работе


С. А. Борзенок
ФГБУ «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова» Минздрава России, Москва ГБОУ ВПО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России, Москва
Россия

докт. мед. наук, академик РАЕН, зав. Центром фундаментальных и прикладных медико-биологических проблем

профессор кафедры глазных болезней 



И. Н. Сабурина
ФГБУ «Научно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологии» РАМН, Москва ГБОУ ДПО «Российская медицинская академия последипломного образования» Минздрава России, Москва
Россия

докт. биол. наук, зав. лабораторией клеточной биологии и патологии развития

профессор кафедры патофизиологии 



В. С. Репин
ФГБУ «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова» Минздрава России, Москва ФГБУ «Научно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологии» РАМН, Москва ГБОУ ДПО «Российская медицинская академия последипломного образования» Минздрава России, Москва
Россия

докт. мед. наук, профессор, чл.-корр. РАМН, главный научный сотрудник

гл. научн. сотрудник лаборатории клеточной биологии и патологии развития

профессор кафедры патофизиологии 



Н. В. Кошелева
ФГБУ «Научно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологии» РАМН, Москва ГБОУ ВПО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова», Москва
Россия

канд. биол. наук, ведущ. научн. сотрудник лаборатории клеточной биологии и патологии развития

старший научный сотрудник кафедры эмбриологии биологического факультета 



Т. Д. Колокольцова
ФГБУ «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова» Минздрава России, Москва ФГБУ «Научно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологии» РАМН, Москва ГБОУ ДПО «Российская медицинская академия последипломного образования» Минздрава России, Москва
Россия

докт. биол. наук, ст. научн. сотрудник

ведущ. научн. сотрудник лаборатории клеточной биологии и патологии развития

профессор кафедры патофизиологии



И. М. Зурина
ФГБУ «Научно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологии» РАМН, Москва
Россия
мл. научн. сотрудник лаборатории клеточной биологии и патологии развития


Ю. А. Комах
ФГБУ «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова» Минздрава России, Москва
Россия
канд. мед. наук, зав. лабораторией трансплантологии и клеточной биологии


А. А. Желтоножко
ФГБУ «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова» Минздрава России, Москва
Россия
врач-офтальмолог Глазного тканевого банка


И. А. Попов
ФГБУ «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова» Минздрава России, Москва
Россия
аспирант Центра фундаментальных и прикладных медико-биологических проблем; Адрес: 127486, Москва, Бескудниковский бульвар, 59а Тел.: (499) 488-8552.


Л. И. Давыдова
ФГУП «Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов», Москва
Россия
канд. биол. наук, ст. научный сотрудник, Адрес: 117545, Москва, 1-й Дорожный проезд, 1 Тел.: (495) 315-3747


В. Г. Богуш
ФГУП «Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов», Москва
Россия
канд. биол. наук, ведущ. научн. сотрудник лаборатории белковой инженерии;  Адрес: 117545, Москва, 1-й Дорожный проезд, 1 Тел.: (495) 315-3747


И. И. Агапов
ФГБУ «Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов им. акад. В.И. Шумакова» Минздрава России, Москва ГБОУ ВПО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова», Москва
Россия
докт. биол. наук, профессор, доцент кафедры биоинженерии биологического факультета ГБОУ ВПО «Мо- сковский государственный университет им. М.В. Ломоносова», зав. лабораторией бионанотехнологий ФГБУ «Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов им. акад. В.И. Шумакова» Минздрава России ФГБУ «Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов им. акад. В.И. Шумакова» Минздрава России Адрес: 123182, Москва, ул. Щукинская, 1 Тел.: (495) 544-1800 ГБОУ ВПО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова» Адрес: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, 1, стр. 12 Тел.: (495) 939-2776


Список литературы

1. Агапов И.И., Пустовалова О.Л., Мойсенович М.М. и др. Трехмерный матрикс из рекомбинантного белка паутины для тканевой инженерии // Доклады Академии наук.– 2009.– Т. 426, № 1.– С. 115-118.

2. Борзенок С.А., Сабурина И.Н., Репин В.С. и др. Методологические и технологические проблемы конструирования искусственной роговицы на базе 3D-клеточного культивирования // Офтальмохирургия.– 2012.– № 4.– С. 12-17.

3. Сабурина И.Н, Горкун А.А., Кошелева Н.В. и др. Сопоставление поведения стромальных клеток пупочного канатика и мультипотентных стромальных келеток взрослого костного мозга в 2-D и 3-D культуре: моделирование стромальной регенерации // Вестник новых медицинских технологий.– 2009.– Т. 16, № 4.– С. 9-11.

4. Сабурина И.Н., Репин В.С. 3D-культивирование: от отдельных клеток к регенерационной ткани (к вопросу о феномене эпителио-мезенхимальной пластичности) // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия.– 2009.– Т. 5, № 3.– С. 75-86.

5. Allmeling C., Jokuszies A., Reimers K. et al. Spider silk fibres in artificial nerve constructs promote peripheral nerve regeneration // Cell Prolif.– 2008.– Vol. 41, № 3.– P. 408-420.

6. Bogush V.G., Sokolova O.S., Davydova L.I. et al. A novel model system for design of biomaterials based on recombinant analogs of spider silk proteins // J. Neuroimmune Pharmacol.– 2009.– Vol. 4, № 1.– P. 17-27.

7. Bray L.J., George K.A., Hutmacher D.W. et al. A dual-layer silk fibroin scaffold for reconstructing the human corneal limbus // Biomaterials. – 2012. – Vol.33. – №13. – P. 3529- 3538.

8. Gellynck K., Verdonk P.C., Van Nimmen E. et al. Silkworm and spider silk scaffolds for chondrocyte support // J. Mater. Sci. Mater. Med.– 2008.– Vol. 19, № 11.– P. 3399-3409.

9. Guan L., Tian P., Ge H. et al. Chitosanfunctionalized silk fibroin 3D scaffold for keratocyte culture // J. Mol. Histol.– 2013.– Vol. 44, № 5.– P. 609-618.

10. Liu X.Y., Chen J., Zhou Q. et al. In vitro tissue engineering of lamellar cornea using human amniotic epithelial cells and rabbit cornea stroma // Int. J. Ophthalmol.– 2013.– Vol. 6, № 4.– P. 425-429.

11. Luo H., Lu Y., Wu T. et al. Construction of tissue-engineered cornea composed of amniotic epithelial cells and acellular porcine cornea for treating corneal alkali burn // Biomaterials.– 2013.– Vol. 34, № 28.– P. 6748-6759.

12. Michellacci Y.M. Collagens and proteoglycans of the corneal extracellular matrix // Brazilian Journal of Medical and Biological Research.– 2003.– Vol. 36, № 8.– P. 1037-1046.

13. Shadforth A.M., George K.A., Kwan A.S. et al. The cultivation of human retinal pigment epithelial cells on Bombyx mori silk fibroin // Biomaterials.– 2012.– Vol. 33, № 16.– P. 4110-4117.

14. Shimazaki J., Aiba M., Goto E. et al. Transplantation of human limbal epithelium cultivated on amniotic membrane for the treatment of severe ocular surface disorders // Ophthalmology.– 2002.– Vol. 109, № 7.– P. 1285-1290.

15. Thomas V.J., Caterson B., Kao W.W. Transplantation of human umbilical mesenchymal stem cells cures the corneal defects of Mucopolysaccharidosis VII mice // Stem Cells.– 2013. [Epub ahead of print]. DOI: 10.1002/stem.1481.

16. Zeppieri M., Salvetat M.L., Beltrami A.P. et al. Human adipose-derived stem cells for the treatment of chemically burned rat cornea: preliminary results // Curr. Eye Res.– 2013.– Vol. 38, № 4.– P. 451-463.

17. Zhu J., Zhang K., Sun Y. et al. Reconstruction of functional ocular surface by acellular porcine cornea matrix scaffold and limbal stem cells derived from human embryonic stem cells // Tissue Eng. Part A.– 2013. [Epub ahead of print]. PMID: 23675636.


Для цитирования:


Малюгин Б.Э., Борзенок С.А., Сабурина И.Н., Репин В.С., Кошелева Н.В., Колокольцова Т.Д., Зурина И.М., Комах Ю.А., Желтоножко А.А., Попов И.А., Давыдова Л.И., Богуш В.Г., Агапов И.И. РАЗРАБОТКА БИОИНЖЕНЕРНОЙ КОНСТРУКЦИИ ИСКУССТВЕННОЙ РОГОВИЦЫ НА ОСНОВЕ ПЛЕНОЧНОГО МАТРИКСА ИЗ СПИДРОИНА И КУЛЬТИВИРОВАННЫХ КЛЕТОК ЛИМБАЛЬНОЙ ЗОНЫ ГЛАЗНОГО ЯБЛОКА. Офтальмохирургия. 2013;(4):89-97. https://doi.org/10.25276/0235-4160-2013-4-89-97

For citation:


Malyugin B.E., Borzenok S.A., Saburina I.N., Repin V.S., Kosheleva N.V., Kolokoltsova T.D., Zurina I.M., Komakh Y.A., Zheltonozhko A.A., Popov I.A., Davydova L.I., Bogush V.G., Agapov I.I. DEVELOPMENT OF BIOENGINEERING DESIGN OF ARTIFICIAL CORNEA BASED ON TISSUE MATRIX MADE OF SPIDROIN AND CULTIVATED CELLS OF EYE LIMBUS ZONE. Fyodorov Journal of Ophthalmic Surgery. 2013;(4):89-97. (In Russ.) https://doi.org/10.25276/0235-4160-2013-4-89-97

Просмотров: 191


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0235-4160 (Print)
ISSN 2312-4970 (Online)