Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
ПАРАТГОРМОН-РОДСТВЕННЫЙ ПРОТЕИН
Курзанов А. Н., Ледванов М. Ю., Быков И. М., Медведев В. Л., Стрыгина Е. А., Бизенкова М. Н., Заболотских Н. В., Ковалев Д. В., Стукова Н. Ю.,
5.4.2.1. Краткие сведения о базовых позициях регенеративной медицины и тканевой инженерии хряща
Восстановление функции и структуры хряща после повреждения чрезвычайно востребовано в клинике, но по-прежнему считается очень сложной задачей (Richardson S.M., et al., 2016). Новые биологические методы восстановления хрящевой ткани с использованием технологий клеточной терапии являются первоочередными задачами в регенеративной медицине. Хрящ – идеальная ткань для инженерии и регенерации. Он содержит только один тип клеток – хондроцит. Несмотря на относительно простой биохимический и клеточный состав, способность к самовосстановлению хряща ограничена. Из-за бессосудистой, алимфатической природы хряща и низкой митотической активности резидентных хондроцитов, взрослая хрящевая ткань проявляет ограниченную способность к самопроизвольной регенерации (Bernhard J.C., Vunjak-Novakovic G. 2016). Существующие подходы лечения больного или поврежденного хряща не позволяют в достаточной мере восстановить его долговременную функцию. Однако они положили начало целому направлению в ортопедии, основанному на клеточных технологиях замещения дефектов опорных тканей (Armiento A.R., et al., 2018). В настоящее время реконструкция хряща на основе тканевой инженерии является осуществимой и постоянно развивающейся стратегией, успешность которой основывается главным образом на нескольких существенных составляющих, включая клеточный компонент, поддерживающий матрицу в 3D каркасах, биологически активных факторах, и безопасной доставке генов (Seo S., Na K., 2011). С учетом этих процессов развития тканевая инженерия хряща предлагает уникальные возможности для терапии при восстановлении тканей, поврежденных травмой или болезнью, путем объединения клеток, биоматериалов и экзогенных стимулов (Bernhard J.C., Vunjak-Novakovic G., 2016; Nazempour A.,
Van Wie B.J., 2016; Vinatier C., Guicheux J., 2016).
Учитывая ограниченный потенциал для спонтанного восстановления поврежденного хряща, развиваются новые подходы к тканевой инженерии для регенерации хряща. Существует два основных направления применения тканеинженерного хряща. Один из них используетсятся в ортопедической хирургии, в которой сконструированный хрящ обычно применяется для восстановления дефектов суставного хряща или мениска. В другом направлении сконструированный хрящ обычно применяется при реконструкции головы и шеи и устранения дефектов хряща ушной раковины, трахеи, носа, гортани или век для эстетического или функционального назначения. Во многих случаях инженерный хрящ также должен обладать определенной формой с большим объемом и/или специализированной функцией. Проблемы, связанные с применением инженерного хряща для разных целей существенно различаются и это отражается на развитии инженерных стратегий генерации хряща. Основные традиционные процедуры для восстановления хряща включают микроразрушение (стимуляция костного мозга) (Steadman J.R., et al., 2001), аутотрансплантаты (Hangody L., F́üles P., 2003) и аутологичную имплантацию хондроцитов Brittberg M., et al., 1994). Существуют несколько различных вариантов клеток, используемых при создании хряща для ортопедического применения: хондроциты (Liu Y., et al., 2002), мезенхимальные стволовые клетки из разных источников (Danišovič L., et al., 2016; Caminal M. et al., 2016), индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (Lietman S.A., 2016) и даже фибробласты (Zhao G., et al., 2009). Однако консенсуса в отношении того, что следует принять в качестве оптимального источника клеток для современной ортопедической инженерии хрящей, не достигнуто.
Основные принципы тканевой инженерии базируются на достаточности источников клеток, использование биосовместимых и механически адекватных каркасов и индуктивных молекул для их оптимального дифференцирования и пролиферации (Song L., et al., 2004). Успешная инженерия тканей хряща требует сложного согласованного взаимодействия между матрицами, клетками, биологическими, физиологическими и механическими факторами и по-прежнему сталкивается со множеством проблем. По этой причине соответствующий выбор клеток и каркасов являются одним из наиболее важных факторов для успешной клеточной инженерии хрящевых тканей, потому что реконструкция и регенерация поврежденного хряща происходит через упорядоченный путь воздействия биологических и механических факторов на клеточные события (Patterson T.E., et al., 2008; Kloss F.R., et al., 2008). В области тканевой инженерии интересы исследователей сосредоточены прежде всего на использовании в терапевтических целях стволовых клеток. (Paek H.J., et al., 2017).
Терапевтические стратегии, использующие стволовые и хондропрогениторные клетки в настоящее время привлекают огромный интерес, имеют существенный потенциал применения в тканевой инженерии и регенеративной медицине и демонстрируют значительные перспективы для использования при восстановлении хряща (Hardingham T., 2010; Richardson S.M., et al., 2010). Однако в настоящее время неясно, какой тип клеток наиболее подходит для этих целей. Различные популяции клеток-предшественников хондроцитов существуют в поверхностной зоне суставного хряща (Williams R., et al., 2010; Dowthwaite G.P., et al., 2004). Эти поверхностные клетки-предшественники способны образовывать колонии изначально низкой плотности и могут расширяться в культуре без потери хондрогенного фенотипа. Они также могут поддерживать способность образовывать хрящ при переносе в трехмерные культуры гранул. Эта популяция клеток может быть подходящим источником для восстановления хряща на клеточной основе и, возможно, превосходит стромальные клетки, полученные из костного мозга. Хондропрогениторы из самого суставного хряща явно имеют большие преимущества перед стромальными клетками, полученными из костного мозга. Разработка технологий клинического применения этих клеток является важным направлением в регенерации хрящевой ткани. Использование клеток-предшественников хряща для репаративных целей целесообразно и «биологически» и «физиологически».