Улучшенный способ получения хряща из стволовых клеток

Мезенхимальные стволовые клетки (МСК) с успехом используются в тканевой инженерии для выращивания хрящевой ткани. Основной фактор, направляющий МСК на путь хондрогенеза – представители надсемейства трансформирующих факторов роста-бета (transforming growth factor-beta, TGF-β).

Тогда как при культивировании МСК in vitro на гидрогеле или пеллетах при помощи TGF-β удается достичь стабильного хондрогенеза, для клинического применения необходимо найти эффективный способ высвобождения TGF-β in vivo.
Американские ученые из University of Pennsylvania создали тканеинженерную конструкцию для имплантации, предназначенную для восстановления поврежденной хряшевой ткани. Основа конструкции – гидрогель из гиалуроновой кислоты, в котором инкапсулированы человеческие МСК и содержащие TGF-β3 альгинатные микросферы.

TGF-β3, заключенный в покрытые нанопленкой микросферы, не высвобождался из них в первый момент так быстро, как из микросфер без покрытия, а выходил постепенно в течение 6 дней.

Конструкция на основе гиалуронового гидрогеля, засеянного МСК и включающего микросферы с TGF-β3, развивалась в хрящевую ткань, механические свойства и содержание хрящевого матрикса в которой было сравнимо с таковыми в конструкции, выращиваемой в среде с постоянным уровнем TGF-β3. В случае, если TGF-β3 был добавлен непосредственно в гидрогель, качество полученной ткани было хуже.

После имплантации под кожу голым мышам из гидрогеля с МСК и содержащими TGF-β3 микросферами формировался нормальный хрящевой матрикс, тогда как при имплантации гидрогеля без TGF-β3 или с растворенным в геле TGF-β3 результаты были значительно хуже.

Через 8 недель наблюдалась кальцификация имплантированных тканеинженерных конструкций. Для предотвращения этого нежелательного эффекта в содержащие TGF-β3 микросферы добавляли связанный в паратироидным гормоном белок (parathyroid hormone-related protein, PTHrP). Это приводило к заметному уменьшению кальцификации.

Таким образом, в данном исследовании показано, что контролируемое локальное высвобождение TGF-β3 значительно повышает эффективность формирования новой хрящевой ткани из МСК. Необходима дальнейшая оптимизация метода, чтобы предотвратить развитие гипертрофированного фенотипа у дифференцирующихся в хондроциты МСК.

По мнению доктора П.И. Катуняна, главного врача московского Центра медико-биологических технологий, после соответствующей доработки предложенный метод может найти практическое применение в тканевой инженерии хряща.

Материалы исследования представлены в статье Bian L, et al. Enhanced MSC chondrogenesis following delivery of TGF-β3 from alginate microspheres within hyaluronic acid hydrogels in vitro and in vivo.

Источник: www.stemcells.ru