Регистрация / Вход
Прислать материал

Получение композиций, содержащих секретируемые компоненты стволовых клеток

Номер контракта: 14.607.21.0045

Руководитель: Ткачук Всеволод Арсеньевич

Должность руководителя: руководитель лаборатории регенеративной медицины МНОЦ МГУ

Докладчик: Камалов Армаис Альбертович, Директор МНОЦ МГУ имени М.В. Ломоносова

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова"
Организация докладчика: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова"

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
материал для регенеративной медицины, мезенхимные стволовые/стромальные клетки жировой ткани, продукты секреции стволовых клеток, цитокины, факторы роста, внеклеточный матрикс, коллаген, заживление острых и хронических ран, лечение ожогов, лечение трофических язв, уропластика, уретропластика, восстановление фертильности, ангиогенез, реиннервация.

Цель проекта:
Целью проекта является разработка технологии производства стимулирующего регенерацию материала на основе композиции продуктов секреции мультипотентных стромальных мезенхимных клеток человека и коллагена

Основные планируемые результаты проекта:
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 секретируют в культуральную среду многочисленные биологически активные факторы, которые играют первостепенную роль в процессах регенерации и репарации тканей. В организме многие регуляторные факторы, секретируемые в межклеточное пространство, связываются с внеклеточным матриксом, что обеспечивает их правильную пространственную локализацию и продлевает время действия.
Таким образом, разработка технологии производства комбинированного материала на основе продуктов секреции МСК человека и коллагена в качестве матрицы позволит получить уникальный биоматериал, который можно использовать для замещения поврежденных тканей и стимуляции регенеративных процессов. Иммобилизация продуктов секреции МСК человека на коллагене позволит повысить регенеративный потенциал нового изделия, улучшить сохранность биологически активных факторов и обеспечить их пролонгированное действие. В рамках данного проекта разрабатываемый материал планируется апробировать на экспериментальных моделях для лечения повреждений кожи, уропластики и восстановления фертильности.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Предлагаемое в данной разработке комбинированное изделие соединяет в себе преимущества двух материалов, а именно: уникальные свойства коллагена как эффективного матрикса для регенерации клеток и одновременно как средства депонирования и доставки биологически активных веществ с одной стороны, а также терапевтический потенциал сбалансированного коктейля продуктов секреции МСК человека, ответственных за регенерацию и репарацию тканей и органов в норме и при патологии, с другой стороны.
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. Для эффективного восстановления поврежденной ткани чаще всего недостаточно увеличить продукцию только одного из факторов роста – необходимо сочетанное влияние нескольких факторов. По данным различных научных групп сочетание этих факторов может обеспечить достижение требуемого терапевтического эффекта. В результате синтетической активности МСК жировой ткани получается сбалансированный коктейль факторов роста и цитокинов в физиологических концентрациях. Показано также, что эти клетки обладают иммуномодулирующими свойствами и могут подавлять патологические иммунные реакции. Все вместе эти свойства обеспечивают высокую эффективность методов клеточной терапии, показанной в том числе в клинических исследованиях. В то же время, поскольку в РФ на данный момент отсутствуют действующие механизмы регулирования разработки и применения клеточных препаратов, это крайне затрудняет использование клеток в качестве лекарственного препарата. Кондиционированная среда, содержащая все продукты секреции МСК человека, опосредующие регенераторный эффект этих клеток, является бесклеточным продуктом, что значительно повышает безопасность и улучшает перспективы применения ее в качестве лечебного регенеративного средства в ближайшие годы – отдельно или в комбинации с компонентами внеклеточного матрикса, к которым относится коллаген. Учитывая наличие у МСК иммуномодулирующих свойств, применение продуктов их секреции для производства комбинированного материала может быть особенно важным при использовании ксеногенного коллагена в качестве матрицы. Кроме того, учитывая, что в поврежденных тканях экспрессируется значительное количество коллагеназ, относящихся к матриксным металлопротеиназам, преимуществом комбинированного материала можно считать дополнительную защиту коллагеновой матрицы, которую обеспечивают МСК жировой ткани человека за счет секреции различных тканевых ингибиторов матриксных металлопротеиназ.
Ожидается, что использование продуктов секреции МСК человека в сочетании с биоактивной коллагеновой матрицей позволит добиться комплексного эффекта в отношении стимуляции регенерации тканей при различных повреждениях. В то же время для успешного выполнения проекта необходимо решить ряд критических задач, связанных с проблемой стандартизации и контролем качества компонента разрабатываемого материала на основе продуктов секреции МСК человека, подбором оптимальных типов коллагеновых матриц для различных способов применения материала и методов связывания биологически активных факторов, секретируемых МСК, с коллагеном.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Новый материал, полученный в результате реализации проекта, будет уникальным для рынка регенеративной медицины и может быть использован для эффективного решения широкого круга клинических ситуаций. В рамках проекта планируется апробация разрабатываемого материала на экспериментальных моделях повреждения кожи, стенки мочевого пузыря и нарушения сперматогенеза. 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. 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 дальнейшем в зависимости от клинической задачи стволовые/прогениторные клетки могут быть 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. Широкие возможности модификации компонентов разрабатываемого материала создают предпосылки для дальнейших исследований и разработок в этой области, в том числе в рамках международного сотрудничества.
Помимо этого, полученные в ходе реализации проекта результаты могут быть использованы для включения в курсы лекций для студентов и аспирантов медицинских и биологических вузов, а также для курсов повышения квалификации врачей.

Текущие результаты проекта:
К настоящему времени получены научно-технические результаты, касающиеся разработки и оценки свойств отдельных компонентов разрабатываемого материала на основе продуктов секреции МСК человека и коллагена. Был 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. В течение всего времени выполнения проекта 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 и получения субстанции, содержащей продукты секреции МСК жировой ткани человека. Были отработаны методы контроля качества субстанции, содержащей продукты секреции МСК жировой ткани человека, и проведен анализ наработанных образцов от разных доноров с целью стандартизации субстанции. В перечень показателей контроля качества были включены как общепринятые индикаторы качества биофармацевтических продуктов, так и новые, предложенные на основе собственных экспериментальных данных, показатели. Показано, что большинство наработанных образцов субстанции соответствует заданным параметрам качества и может быть использовано на дальнейших этапах проекта. На основании полученных данных были уточнены и оптимизированы некоторые этапы технологического процесса производства субстанции на основе продуктов секреции МСК жировой ткани человека, стандартизованы показатели контроля ее качества, выдвинуты предпосылки для возможной замены биологических методов оценки специфической активности субстанции инструментальными методами. Анализ различных бессывороточных сред и подбор оптимальных условий получения кондиционированной среды от МСК жировой ткани человека, а также включение значительного числа доноров и оценка вариабельности образцов по выбранным показателям отличает результаты исследования от аналогичных работ по использованию продуктов секреции МСК для стимуляции регенерации.
Кроме того, при выполнении проекта были протестированы различные типы коллагеновой матрицы (гель, мембрана, губка) разного происхождения (бычий, свиной, человеческий) на моделях in vivo с целью выбора оптимальных типов коллагена для каждой модели. Были подобраны типы коллагеновых матриц, условия их применения и проведена оценка иммунологической реакции тканей на ксеногенный коллаген на моделях кожной раны (мыши), дефекта стенки мочевого пузыря (кролики) и при введении под белочную оболочку яичка (крысы). На основании полученных данных выбраны типы коллагеновых матриц для использования для дальнейших исследований. На текущем этапе выполнения проекта проводятся работы по разработке методов очистки и стабилизации субстанции на основе продуктов секреции МСК человека, а также подбору методов оценки регенераторной активности разрабатываемого материала. Полученные результаты соответствуют плану-графику работ по проекту и техническому заданию.