Скаффолд из пуповины для восстановления хрящевой ткани

Суставной хрящ не содержит сосудов, в связи с этим его способность к регенерации после повреждения ограничена. Современные методы с использованием человеческих мезенхимальных стволовых клеток (МСК, также называемых мезенхимальными мультипотентными стромальными клетками, ММСК), выделенных из костного мозга и дифференцированных клетки хряща, приводят к получению ткани с низким качеством по сравнению с естественным суставным хрящом. 

Децеллюляризованные (искусственно лишенные клеток) биологические скаффолды могут обеспечивать соответствующие сигналы, способствуя удержанию клеток, их миграции, пролиферации и дифференцировке. Учитывая высокое содержание коллагена, гиалуроновой кислоты и глюкозаминогликанов в ткани пуповины, ее можно рассматривать в качестве натурального биоматериала для тканевой инженерии.

Усовершенствованная in vivo модель рака молочной железы с использованием стволовых клеток и методов биоинженерии

Несмотря на значительные достижения в области биотехнологий и тканевой инженерии, большинство современных in vivo моделей не в состоянии полностью воспроизвести биологические процессы, происходящие в организме человека. Целью этой работы была разработка усовершенствованной гуманизированной модели для изучения рака молочной железы. Характерной особенностью данной модели является биоинженерный костный орган, обеспечивающий наличие разных клеточных компартментов костной ткани, включая преостеобласты, мезенхимальные стволовые/стромальные клетки (МСК), эндотелиальные и гемопоэтические клетки.

Ионы в составе скаффолда способствуют остеогенезу и ангиогенезу при тканевой инженерии кости

Функционирование или выживание тканеинженерных конструкций зависит от адекватной васкуляризации, благодаря которой осуществляется транспорт кислорода и удаление продуктов метаболизма. В этой работе показано, что наличие магния и кремния в трехмерных скаффолдах на основе трикальцийфосфата, полученных методом трехмерной биопечати (3D-биопринтинга), способствует остеогенезу и ангиогенезу in vivo на экспериментальной модели дефекта дистального отдела бедренной кости у крыс.

Тканевая инженерия костей лица с помощью мезенхимальных стволовых клеток жировой ткани

Дефекты лица - сложная хирургическая проблема, для решения которой требуется точной реконструкция внешнего вида и восстановление функции исходной ткани. В настоящее время стандартным является терапия с использованием костной ткани из другой области тела. Это подход имеет значительные ограничения, среди которых болезненность и осложнения, связанные с хирургическим вмешательством. Используя методы тканевой инженерии, авторы этой работы создали трансплантат фрагмента нижней челюсти - одной из костей лица с наиболее сложной геометрией.

Тканевая инженерия кости методом 3D-биопринтинга с использованием мезенхимальных стволовых клеток и гидрогеля

Трехмерные гидрогели с четкими контурами, содержащие последовательности биологических молекул, которые участвуют в адгезии клеток, являются многообещающими кандидатами для использования в области тканевой инженерии. Такие гидрогели могут быть использованы для культивирования и дифференцировки мезенхимальных стволовых клеток (МСК, или мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток), полученных из костного мозга. Биопечать или 3D-биопринтинг (печать объектов с помощью 3D-биопринтера) является эффективным методом, позволяющим приблизиться к созданию искусственной биологической структуры с естественной организацией клеток. В данном исследовании изучался эффект включения коллагена I типа в трехмерный гидрогель на основе полисахаридов, созданный путем 3D-биопринтинга, на изменение клеточной морфологии, на способность к ремоделированию костной ткани и к минерализации.

Мезенхимальные стволовые клетки пуповины могут быть использованы для тканевой инженерии хряща

Стволовые клетки, в связи с их характерным свойствами, являются многообещающим инструментом для новых разработок в области тканевой инженерии и, в частности, для регенерации хрящевой ткани. Хотя мезенхимальные стволовые клетки (МСК, более корректное название - мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки, ММСК), полученные из костного мозга, уже длительное время являются наиболее используемыми в тканевой инженерии хряща, их применение имеет некоторые ограничения. Благодаря таким свойствам, как низкая иммуногенность и, в особенности, способность к хондрогенной дифференцировке, мезенхимальные стволовые (стромальные) клетки вартонова студня пуповины обещают быть интересным источником МСК для тканевой инженерии хряща.

Культивирование мезенхимальных стволовых клеток в условиях гипоксии для тканевой инженерии

Создание трехмерной ткани на основе пластов из человеческих мезенхимальных стволовых клеток (МСК) открывает множество интересных возможностей для регенерации разных видов соединительной ткани. Предварительная васкуляризация этих пластов с помощью эндотелиальных клеток улучшает процесс создания трехмерной ткани, поддерживая выживание клеток и ускоряя интеграцию с тканями репципиента. Исследователи предположили, что культивирование пластов МСК в условиях гипоксии может способствовать формированию сети микрососудов и сохранению стволовости МСК. В этой работе была изучена васкуляризация пластов МСК в условиях разной концентрации кислорода.

Влияние разных трехмерных скаффолдов на культивирование мезенхимальных стволовых клеток in vitro

Большое количество исследований продемонстрировало влияние растворимых факторов и свойств материала, применяемого для культивирования in vitro, на способность к дифференцировке мезенхимальных стволовых клеток (МСК, или мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток) при росте этих клеток в виде монослоя. Такое культивирование в двухмерном формате может быть использовано в качестве упрощенной модели для изучения процессов, связанных со старением стволовой клетки и механотрансдукцией в контексте трехмерного окружения. Хорошо известно, что пролиферация клеток, их морфология и межклеточные взаимодействия на ровной поверхности и в 3D-культуре различаются. С точки зрения классического подхода тканевой инженерии, клетки, трехмерный скаффолд и растворимые факторы является ключевыми ингридиентами для создания механически стабильных трехмерных тканевых конструкций. Однако при использовании МСК для тканевой инженерии мало известно о поддержании дифференцировочного потенциала этих клеток в трехмерном скаффолде после удаления растворимых факторов.

Создание искусственного кровеносного сосуда на основе мезенхимальных стволовых клеток методом тканевой инженерии

Кровеносные сосуды, созданные с помощью методов тканевой инженерии, могут служить в качестве трансплантатов, а также играть важную роль в разработке органов на чипе. Большинство тканеинженерных сосудов содержит скаффолд из биоматериалов, таких как коллагеновый гель или сеть волокон, полученных методом электроформования. Однако было выдвинуто предположение, что создание искусственных сосудов без использования скаффолда может быть более предпочтительным.

Как мезенхимальные стволовые клетки помогают формированию сосудов

Успешная имплантация и длительное выживание трансплантатов, созданных с помощью тканевой инженерии, напрямую зависит от их адекватной васкуляризации. Эндотелиальные клетки необходимы для формирования сосудистых структур, но для создания стабильных функциональных кровеносных сосудов им требуются поддерживающие клетки, такие как перициты или мезенхимальные стволовые клетки (МСК). Несмотря на то, что было доказано, что ангиогенный эффект МСК осуществляется путем секреции паракринных сигналов, эти сигналы до сих пор не идентифицированы.

Трехмерная модель васкулогенеза in vitro

Авторы этого исследования описывают модель васкулогенеза in vitro на основе нового трехмерного фибринового матрикса в бессывороточной среде. Для этого был использован коктейль рекомбинантных цитокинов, называемых цитокинами гемопоэтических стволовых клеток, с добавлением FGF-2. Как показали исследователи, такие условия способствуют сборке трубок из человеческих эндотелиальных клеток в ассоциации с перицитами.

Влияние разных питательных сред на мезенхимальные стромальные клетки

Мезенхимальные стромальные клетки (МСК), полученные из костного мозга, играют важную роль в современной тканевой инженерии. В то же время в научных публикациях сообщается о различных вариантах питательных сред и добавок, используемых при культивировании этих клеток. Так как МСК гетерогенны с точки зрения их регенеративного потенциала и экспрессии поверхностных маркеров, авторы исследования сравнили эти параметры после культивирования в четырех наиболее распространенных вариантах питательной среды.

Трансплантация биоинженерного зачатка слезной железы

Ниже приведена еще одна научная публикация японской группы исследователей, посвященная разработке биоинженерного аналога экзокринной железы. Эта методика в будущем сможет помочь людям, страдающим от дисфункции слезной железы. Данная группа также опубликовала результаты трансплантации биоинженерного зачатка слюнной железы.

Трансплантация биоинженерных зачатков слюнной железы

В октябре 2013 года в журнале Nature были опубликованы две статьи японской исследовательской группы, посвященные разработкам биоинженерных аналогов экзокринных желез - слюнной и слезной. Эти исследования помогут в борьбе с заболеваниями, ассоциированными с гипофункцией этих желез.

Тканеинженерная надкостница улучшает приживление аллотрансплантата кости

Аллотрансплантаты, содержащие мезенхимальные стволовые клетки, остаются клиническим "золотым стандартом" для лечения дефектов кости критического размера, несмотря на минимальное приживление и до 60% вероятности развития недостаточности трансплантата. Поэтому разработка стратегий по улучшению заживления и интреграции аллотрансплантатов является важной научной задачей. В недавнем исследовании, проведенном учеными из Рочестерского университета, США, для этих целей используются методики тканевой инженерии.

Нанокомпозитный гидрогель для тканевой инженерии твердых тканей

Коллагеновые гидрогели обладают неудовлетворительными физико-химическими и механическими свойствами, а также подвержены значительной усадке в процессе культивирования клеток. Это ограничивает их потенциальное применение в тканевой инженерии твердых тканей. Авторы данной работы разработали нанокомпозитные гидрогели, состоящие из коллагена и мезопористых наночастиц из биоактивного стекла (mesoporous bioactive glass nanoparticles, mBGn) с поверхностным аминированием. Исследователи рассмотрели эффекты добавления mBGn (в соотношении с коллагеном 2:1, 1:1 и 1:2) и их поверхностного аминирования на физико-химические и механические свойства гидрогелей. 

Разработка искусственного уха

Создание искусственного хряща с помощью методик тканевой инженерии является перспективным способом реконструкции ушной раковины. Ранее исследователи из Бостона, США, создали тканеинженерную контрукцию на основе каркаса из титановой проволоки в композитном коллагеновом скаффолде, по форме повторяющем ушную раковину. Ученые показали, что такое строение помогает поддерживать форму полноразмерного искусственного уха после имплантации и предотвращать деформацию, возникающую вследствие созревания искусственного хряща и заживления ран. В данном исследовании была переработана геометрия тканеинженерной конструкции для получения более эстетичной формы, а также проведен трехмерный анализ формы в процессе созревания искусственной ушной раковины.

Пуповинная кровь - свежие научные публикации на 6 августа 2013 года

Подборка научных публикаций посвящена стволовым клеткам, выделяемым из пуповинной крови, а также из ткани пуповины и плаценты. Была показана эффективность использования мезенхимальных стволовых клеток пуповинной крови для лечения помутнения роговицы. Создана простая система для дифференцировки человеческих CD34+ клеток пуповинной крови в Т лимфоциты. Описана стимуляция остеогенной дифференцировки МСК из пуповинной крови с помощью композитных скаффолдов, а также опубликованны данные о том, что мезенхимальные стволовые клетки плаценты ускоряют заживление ран у крыс с диабетом. Кроме того, описано получение тканеинженерного хряща и дофаминовых нейронов из мезенхимальных стволовых клеток, выделенных из Вартонова студня пуповины, а также создание живых тканеинженерных васкуляризованных трансплантатов на основе стволовых клеток овцы, пренатально выделенных из амниотической жидкости.

Мезенхимальные стромальные клетки - свежие научные публикации на 4 августа 2013 года

Мезенхимальные стромальные клетки (МСК) остаются наиболее привлекательным инструментом для клеточной терапии и тканевой инженерии. За последнюю неделю среди работ, посвященных этим клеткам, опубликованы результаты изучения молекулярных механизмов остеобластной и хондрогенной дифференцировки МСК, а также механизмов регуляции направления дифференцировки. Описаны получение мезенхимальных стромальных клеток из индуцированных плюрипотентных клеток и воздействие генномодифицированных МСК на гепатоцеллюлярную карциному. Было исследовано приживление МСК при остром повреждении легкого, а также использование этих клеток с избыточной экспрессией CXCR4 при повреждении почки. Обзор посвящен использованию мезенхимальных стволовых клеток в области тканевой инженерии для создания васкуляризованных аллотрансплантатов.

Свежие научные публикации: пуповинная кровь

Новая подборка научных публикаций по теме пуповинная кровь и выделенные из нее стволовые клетки. Одна из статей посвящена изучению нейротоксичности на развивающихся нейронах, полученных из стволовых клеток пуповинной крови. В другой работе было показано, что цитокин-индуцированные киллерные клетки пуповинной и периферической крови чувствительны к Fas-опосредованному апоптозу (что противоречит ранее полученным данным). Также описано воздействие кондиционированной среды человеческих периваскулярных клеток пуповинной крови на первичные нейрональные культуры, а галектин-3 был рассмотрен как возможный биомаркер иммуномодулирующего потенциала мезенхимальных стволовых клеток. Среди клинических исслдований представлены результаты введения МСК из донорской пуповинной крови вместе с гаплоидентичной трансплантацией гемопоэтических стволовых клеток. В области тканевой инженерии опубликованы результаты изучения новой модели, состоящей из гладкомышечных клеток и эндотелиальных клеток, полученных из сосудов пуповины, на титановой поверхности с паттернами гиалуроновой кислоты. Также описано влияние перфузионных условий на совместное культивирование эндотелиальных клеток пупочной вены и мезенхимальных стволовых клеток. В обзоре авторы обсуждают роли регуляторных некодирующих РНК в плюрипотентных стволовых клетках.