Создание эквивалента паренхимы легкого

д-ра мед. наук. М., 1981.

3. Kanada К., Matsuda T. Mechanical stress-induced orientation and ultrastructural change of smooth muscle cells cultured in three-dimensional collagen lattices. Cell Transplant. 1994; 3: 481-92.

Создание эквивалента паренхимы легкого

Актуальность исследований по замене тканей легкого обусловлена нерешённой проблемой их структурного и функционального дефицита, возникающего при ряде заболеваний, чаще всего сопровождающихся деструктивными процессами, а также при пороках развития легких [агенезии]. Возможность создания эквивалентов легочной ткани изучается с 70-х годов XX века группой Douglas W.H. [1-3]. Основная цель современных работ - изучение возможности выделения и культивирования клеток дыхательного эпителия не только на пластике, но и на различных подложках, таких, как гели на основе коллагена [Matrigel, Gelfoam] [4], создание трёхмерных структур на матрицах. Было показано, что аль-веолоциты I и II типов, включенные в трехмерный гель, формировали подобные альвеолам структуры [4]. Однако, гелевые формы недостаточно прочны для манипуляций с ними. Поэтому для продолжения исследовательских работ существует необходимость в создании тканеинженерных механически прочных структур.

В недавнем номере Tissue Engineering опубликована работа ученых из Массачусетского Технологического Университета по созданию эквивалента паренхимы легкого на основе губчатой матрицы-подложки, состоящей из коллагена

I типа, хондроитинсульфата и фетальных альвеолоцитов I и

II типов. Цель исследования - демонстрация возможности использования данной матрицы для сохранения морфологии паренхимы легкого и формирования альвеолоподобных стуктур.

Культура альвеолоцитов была получена от крысиных эмбрионов на сроке гестации 16 и 19 дней, что соответствует 26-28 неделям беременности человека. Именно в этот период эмбриогенеза возникают первые дыхательные движения плода и начинается активное развитие легочной ткани на уровне альвеол. Матрица-носитель была изготовлена в виде губки путем сублимации в вакууме и стерилизована методиками, исключающими термическое воздействие [для профилактики денатурации коллагена). Клетки наносили на

Клеточная трансплантология и тканевая инженерия № 1 (3), 2006

lililí

28

Новости клеточных технологий

тп

матрицу из расчета 28 млн клеток на матрицу [8*2 мм) и культивировались в течение 72 часов.

В результате при гистологическом исследовании эквивалентов легочной ткани после 72 часов культивирования выявлено, что в различных частях конструкции, в основном -по периферии матрицы, определяются клеточные трубчатые структуры, напоминающие альвеолы. В культуре, выделенной из 19-дневных эмбрионов, клетки положительно окрашивались на цитокератины 18 и 19 - маркёры альвеолоцитов I и II типов соответственно. В образцах, содержащих культуру клеток от 16-дневных зародышей, большинство клеток подверглось апоптозу, преобладали фибробласто-подобные клетки и единичные кубические клетки. Клетки 19-дневных эмбрионов были способны сокращать подложку на 30%, т.е. взаимодействовать с ней, как с внеклеточным матриксом. Авторы объясняют это свойство также наличием клеток, экспрессирующих актин гладких миоцитов, ок-

ружающих пневмоциты и формирующих для них опору в 3D-CTpyKType.

Таким образом, в результате исследования был выявлен оптимальный срок для получения культуры фетальных альвеолоцитов I и II типов. При их нанесении на пористую прочную матрицу, состоящую из коллагена и хондроитин-сульфата с последующим культивированием как минимум 72 часа, клетки формируют схожие с альвеолами структуры, содержащие как альвеолоциты, так и поддерживающие элементы. Данное исследование демонстрирует пригодность комбинированной матрицы [коллаген + гликозами-ногликаны) для создания гистотипического эквивалента легкого. Основной задачей будущих исследований станет васкуляризация такой тканеинженерной конструкции и возможность газообмена в ней. Результаты работы позволяют перейти к экспериментам in vitro и in vivo с человеческими клетками.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Douglas W.H., Moorman G.W., Teel R.W. The formation of histotypic structures from monodisperse fetal rat lung cells cultured on a three-dimensional substrate. In Vitro 1976; 12: 373-81.

2. Douglas W.H., Teel R.W. An organotypic in vitro model system for studying pulmonary surfactant production by type II alveolar pneumonocytes. Am. Rev.

Respir. Dis. 1976; 113: 17-23.

3. Douglas W.H., McAteer J.A., Dell'orco R.T., Phelps D. Visualization of cellular aggregates cultured on a threedimensional collagen sponge matrix. In Vitro 1980; 16: 306-12.

4. Umino T., Wang H., Zhu Y. et al. Modification of type I collagenous gels by alveolar epithelial cells. Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 2000; 22: 702-7.

Подготовил A.B. Волков По материалам Tissue Eng 2005; 11: 1436

Создание костно-дентального эквивалента - прорыв в имплантационной стоматологии?

Около 15-50 % населения земного шара уже в молодом возрасте в результате кариеса, травм и воспалительных заболеваний сталкивается с необходимостью протезирования зубов. В настоящее время в клинической практике для решения этой эстетической и функциональной медицинской проблемы широко применяются методики имплантации зубных протезов в кость челюсти. Подобные протезы, выполняемые из композитов типа металлокерамики, пластика и других материалов, обеспечивают достаточный косметический и функциональный результат на сроках от 5 до 15 лет. Тем не менее, в стоматологической имплантологии имеется большая проблема резорбции костной ткани альвеолы, развивающаяся уже через год после потери зуба. Это обстоятельство усложняет процедуру имплантации, так как требуется заполнение дефекта [создание «+» ткани) в месте установки протеза. Современные технологии позволяют решить эту проблему с помощью матриц-носителей [донорская кость, биополимеры, гидроксиапа-тит), а также созданием полноценных тканеинженерных конструкций [3, 4].

В журнале Tissue Engineering опубликовано исследование ученых из Массачусетского Технологического Университета [США), которое, возможно, позволит одновременно решить сразу несколько проблем с созданием биоискусственного зуба de novo. Основу эксперимента составила технология непрямого дентогенеза, заключающаяся в культивировании элементов закладки зуба [зубная пластинка, эмалевый орган, зубной сосочек), выделенного из эмбриона.

Клеточная масса, состоящая из энамелобластов, одонтоб-ластов и малодифференцированых эпителиальных и стро-мальных мезенхимальных клеток, суспензируется и совместно культивируется [1, 2, 5].

Зачатки коренных зубов получали из свиней 6-месячного возраста. Клетки были выделены и помещены на предварительно обработанные коллагеном [для улучшения адгезии) матрицы из PGA/PLLA. Полученные конструкции были помещены в сальник бестимусных крыс с целью префабри-фикации in vivo. Одновременно создавали эквивалент костной ткани. Для этого на те же синтетические полимеры наносили остеобласты, предварительно обогащённые из культуры мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток (ММСК) костного мозга тех же животных, для соблюдения принципа аутогенности. Эквивалент костной ткани культивировался в роторном биореакторе в течение 10 дней. Через 4 недели эквивалент зуба извлекали из сальника и совмещали с эквивалентом костной ткани. Полученная конструкция была снова помещена в сальник бестимусных крыс на 8 недель.

В результате, эквивалент зуба, помещенного в сальник крыс, при гистологическом исследовании имел строение, характерное для нормального зуба уже через 4 месяца. Композиция костной ткани с эквивалентом зуба при гистологическом исследовании имела структуру губчатой кости, а интегрированный в нее зуб состоял из дентина, эмали и пульпы с сосудами, как полноценный орган. Обнаружение характерных маркеров, таких как остеокальцин, коллаген I и

Клеточная трансплантология и тканевая инженерия № 1 (3), 200G