Регистрация / Вход
Прислать материал

14.607.21.0045

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.607.21.0045
Тематическое направление
Науки о жизни
Исполнитель проекта
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова"
Название доклада
Получение композиций, содержащих секретируемые компоненты стволовых клеток
Докладчик
Ефименко Анастасия Юрьевна
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Целью проекта является разработка технологии производства стимулирующего регенерацию материала на основе композиции продуктов секреции мультипотентных стромальных мезенхимных клеток человека и коллагена. 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 было 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 биоматериала и методов связывания биологически активных факторов, секретируемых МСК, с коллагеном.
Актуальность и новизна исследования
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.
Описание исследования

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. 

Для терапии этих заболеваний существует опыт применения композитных материалов на основе коллагена с введенными в него отдельными рекомбинантными факторами роста. Однако, для достижения нужного терапевтического эффекта чаще всего недостаточно увеличить продукцию только одного из факторов роста – необходимо сочетанное влияние нескольких факторов. Широко изучена способность МСК эффективно стимулировать восстановление поврежденных тканей за счет секреции растворимых биологически активных молекул, внеклеточных везикул и компонентов внеклеточного матрикса. 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, использование клеток в качестве лекарственного препарата крайне затруднено. 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.

Таким образом, 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. В рамках данного проекта разрабатываемый биоматериал планируется апробировать на экспериментальных моделях для лечения повреждений кожи, уропластики и восстановления фертильности.

Результаты исследования

В рамках проекта была разработана технология получения кондиционированной среды, содержащей продукты секреции МСК жировой ткани человека, с использованием клинически релевантных компонентов. На основании данных анализа образцов, полученных от нескольких десятков отобранных доноров, 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. В перечень показателей контроля качества были включены как общепринятые индикаторы качества биофармацевтических продуктов, так и новые, предложенные на основе собственных экспериментальных данных, показатели. 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).После этого были разработаны технология получения биоматериала на основе продутов секреции МСК жировой ткани человека и различных видов коллагеновых матриц и методы контроля его качества, зафиксированные в ряде нормативно-технических документов. Были проведены испытания разрабатываемого биоматериала на клеточных моделях in vitro и на животных моделях кожного повреждения (мыши), нарушения сперматогенеза (крысы) и уропластики (кролики). Было показано, что образцы разрабатываемого биоматериала эффективно стимулируют восстановление тканей при различных повреждениях, причем полученные результаты сравнимы с эффектами, наблюдаемыми при введении собственно МСК жировой ткани человека, и превышают эффекты, полученные при использовании компонентов разрабатываемого биоматериала по отдельности. 

Использованные для выполнения задач проекта научно-методические подходы в целом соответствуют мировой практике. В то же время 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 экспериментально подобранным показателям отличает результаты исследования от аналогичных работ по использованию продуктов секреции стволовых клеток разного типа для стимуляции регенерации. Новизна проекта заключается также в том, что были разработаны различные формы биоматериала на основе комбинации продуктов секреции МСК жировой ткани человека и коллагена в виде геля для инъекций, повязок и плотных мембран, что позволяет использовать его для решения широкого круга клинических задач.

Практическая значимость исследования
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. 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 биоматериала могут варьировать в зависимости от назначения (гели различной плотности, жгуты, гранулы, мембраны, порошки, преднаполненные шпри-цы), что позволит расширять область применения.
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.