Получение композиций, содержащих секретируемые компоненты стволовых клеток

При многих заболеваниях в значительном проценте случаев происходит необратимая утрата части тканей или органов, и задача их восстановления не может быть решена традиционными методами современной медицины. В частности, многие болезни органов урогенитальной системы ведут к необходимости удаления одного из органов или значительной его части, что ставит задачу замещения удаленной ткани другим материалом. Несмотря на значительные успехи, достигнутые в этой области, многие проблемы, связанные с пластикой мочевого пузыря, мочеточников, уретры, по-прежнему остаются в центре внимания урологов. Актуальной остается проблема лечения тяжелых повреждений кожи, в первую очередь, при серьезных ожогах и трофических поражениях. В связи с этим в настоящее время активно разрабатываются подходы регенеративной медицины, направленные как на создание замещающих поврежденные ткани конструкций ex vivo, так и на стимуляцию эндогенных процессов репарации и регенерации. Рынок материалов для регенеративной медицины нуждается во внедрении инновационных композиций, максимально приближенных по биологическим и физико-химическим свойствам к тканям человека. В организме человека физиологическое обновление и регенерация тканей происходят в течение всей жизни благодаря стволовым и прогениторным клеткам. К ним относятся мультипотентные мезенхимные стромальные клетки (МСК), которые могут быть легко выделены в достаточном количестве из жировой ткани. Значительное число данных свидетельствует, что МСК жировой ткани человека, культивируемые в стерильных условиях, секретируют в культуральную среду многочисленные факторы роста и цитокины, которые играют первостепенную роль в процессах регенерации и репарации тканей. Таким образом, целью проекта является создание технологии производства материала на основе стандартизированного препарата среды культивирования стволовых клеток, содержащей продукты их секреции, комбинированного с коллагеном в качестве матрицы, который может быть использован для замещения поврежденных тканей и стимуляции регенеративных процессов. В рамках данного проекта разрабатываемый материал планируется апробировать на экспериментальных моделях для лечения повреждений кожи, стенки мочевого пузыря и восстановления фертильности.

В результате реализации проекта будет разработана технология лабораторного производства принципиально нового композитного материала на основе коллагеновой матрицы и иммобилизованных на ней продуктов секреции МСК жировой ткани человека, которые представляют собой сбалансированный коктейль цитокинов, факторов роста и других белковых компонентов. обладающих способностью стимулировать процессы регенерации. Будут разработаны методические и нормативные подходы к получению нового материала, оценки физико-химических, молекулярно-биологических и регенераторных свойств отдельных компонентов материала и материала в целом. Планируется получить лабораторные образцы материала и оценить их эффективность на адекватных моделях in vitro и in vivo.
Ожидается, что новый материал будет обладать выраженным регенеративным потенциалом, превышающим возможности уже известных композитных материалов на основе коллагена с введенными в него отдельными рекомбинантными факторами роста. Использование сбалансированного коктейля продуктов секреции МСК, отвечающих за регенерацию и репарацию тканей и органов в организме человека, в сочетании с биоактивной коллагеновой матрицей позволит добиться комплексного эффекта в отношении стимуляции регенерации тканей при различных повреждениях.
Основные риски при выполнении проекта связаны со сложностью стандартизации кондиционированной среды, содержащей продукты секреции МСК, обусловленной как многообразием секретируемых компонентов, так и вариабельностью доноров клеточного материала. Указанные проблемы планируется преодолеть с помощью анализа значительного количества образцов от разных доноров по подобранным параметрам, отражающим регенеративный потенциал исследуемого компонента нового материала.

Предлагаемый к разработке материал в виде коллагена в комбинации с продуктами секреции МСК жировой ткани человека отвечает актуальным запросам отечественного рынка регенеративной медицины. Применение нового материала для покрытия и заживления раневых поверхностей поможет обеспечить ускоренное заживление кожных повреждений, улучшение клинической эффективности лечения пациентов с острыми и хроническими ранами, ожогами, трофическими повреждениями и значительное сокращение сроков реабилитации таких больных (в 1,5-3 раза). Это позволит перевести значительную часть больных на амбулаторное лечение, что приведет к выраженному экономическому эффекту. Использование материала в реконструктивной урологии для пластики мочевого пузыря и мочеточников позволит значительно улучшить результаты хирургического лечения таких пациентов, снизить частоту их инвалидизации и улучшить отдаленные результаты лечения. Предполагается использование нового материала для лечения мужского бесплодия, что позволит с высокой эффективностью восстанавливать фертильность, обеспечить пролонгированное сохранение репродуктивной функции пациентов и повысить качество их жизни.
В зависимости от клинической задачи стволовые/прогениторные клетки могут быть в дальнейшем модифицированы с целью направленного изменения их секретома. Формы выпуска медицинских изделий на основе разрабатываемого материала могут варьировать в зависимости от назначения (гели различной плотности, жгуты, гранулы, мембраны, порошки, преднаполненные шприцы), что позволит расширять область применения. Новый материал, полученный в результате реализации проекта, будет уникальным для рынка регенеративной медицины и может быть использован для эффективного решения широкого круга клинических ситуаций. Благодаря сочетанию простоты технологии и возможности относительно быстрой реализации, проект обладает существенным потенциалом коммерциализации.
Ожидается, что полученные результаты будут востребованы для развития исследований в области регенеративной медицины в рамках международного сотрудничества.

К настоящему моменту проведен аналитический обзор информационных источников по тематике проекта, включая патентные исследования. На основании литературных данных и результатов собственных исследований сформированы критерии включения и исключения доноров клеточного материала, проведена разработка паспортов, содержащих сведения о доноре и клеточном материале. Проводится сбор биологического материала, выделение, наращивание, иммунофенотипирование и контроль контаминации МСК жировой ткани человека, согласно разработанным стандартным операционным процедурам (СОП), для формирования охарактеризованной коллекции МСК жировой ткани человека. Отработана и стандартизована процедура получения субстанции, содержащей продукты секреции МСК жировой ткани человека, проводится подготовка образцов субстанции от разных доноров с целью дальнейшей стандартизации кондиционированной среды.