Современные подходы к проблеме выбора носителя для культивирования стволовых клеток роговицы в лечении лимбальной недостаточности

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Заболевания и повреждения глазной поверхности — одна из распространённых причин снижения зрения и слепоты. Важную роль в развитии патологических процессов при данных состояниях играет дисфункция либо гибель лимбальных эпителиальных стволовых клеток (ЛЭСК), что приводит к развитию лимбальной недостаточности (ЛН). В настоящее время одним из способов лечения ЛН является трансплантация культивированных ex vivo ЛЭСК. Самым распространённым в мире носителем для культивирования ЛЭСК выступает амниотическая мембрана (АМ). Однако наличие определённых трудностей при использовании АМ для культивирования ЛЭСК ставит задачи по поиску новых видов носителей, изготавливаемых из биологических или синтетических материалов. В данном обзоре нами проведён анализ различных видов носителей: коллагена, фибрина, хитозана с желатином, фиброина шёлка, кератина, контактных линз, полилактид-ко-гликолида, поликапролактона, а также рассмотрена возможность их применения для культивирования ЛЭСК с последующей трансплантацией на глазную поверхность.

Об авторах

Алексей Николаевич Куликов

ФГБВОУ ВО «Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова» МО РФ

Автор, ответственный за переписку.
Email: alexey.kulikov@mail.ru

д-р мед. наук, доцент, начальник кафедры офтальмологии

Россия, Санкт-Петербург

Сергей Викторович Чурашов

ФГБВОУ ВО «Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова» МО РФ

Email: Churashoff@mail.ru

д-р мед. наук, доцент, профессор кафедры офтальмологии

Россия, Санкт-Петербург

Валерий Фёдорович Черныш

ФГБВОУ ВО «Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова» МО РФ

Email: Churashoff@mail.ru

канд. мед. наук, кафедра офтальмологии; заслуженный врач РСФСР

Россия, Санкт-Петербург

Миральда Ивановна Блинова

ФГБУН «Институт цитологии Российской академии наук»

Email: mira.blinova@mail.ru

канд. биол. наук, ведущий научный сотрудник, руководитель отдела клеточных биотехнологий

Россия, Санкт-Петербург

Ольга Игоревна Александрова

ФГБУН «Институт цитологии Российской академии наук»

Email: elga.aleks@gmail.com

ассистент отдела клеточных биотехнологий

Россия, Санкт-Петербург

Вадим Валерьевич Карпович

ФГБВОУ ВО «Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова» МО РФ

Email: yalovelife@mail.ru

клинический ординатор кафедры офтальмологии

Россия, Санкт-Петербург

Юлия Игоревна Хорольская

ФГБУН «Институт цитологии Российской академии наук»

Email: juliya_khorolskaya@mail.ru

аспирант отдела клеточных биотехнологий

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Агапов И.И., Мойсенович M.M., Васильева T.B., и др. Биодеградируемые матриксы из регенерированного шёлка bombix mori // Доклады Академии наук. – 2010. – Т. 433. – № 5. – C. 1–4. [Agapov II, Moysenovich MM, Vasil’eva TV, et al. Doklady Akademii nauk. 2010;433(5):1-4. (In Russ.)]
  2. Ботабекова Т.К., Канафьянова Э.Г., Жургумбаева Г.К., и др. Отечественный витреосинеретик VITRENAL и микроинвазивная хирургия в лечении пролиферативной диабетической ретинопатии, осложнённой тракционной отслойкой сетчатки // РМЖ. Клиническая офтальмология. – 2011. – № 3. – С. 94–95. [Botabekova TK, Kanaf’yanova EG, Zhurgumbaeva GK, et al. Otechestvennyi vitreosineretik VITRENAL i mikroinvazivnaya khirurgiya v lechenii proliferativnoi diabeticheskoi retinopatii, oslozhnennoi traktsionnoi otsloikoi setchatki. RMZh. Klinicheskaya oftal’mologiya. 2011;(3):94-95. (In Russ.)]
  3. Гальбрайх Л.С. Хитин и хитозан: строение, свойства, применение // Соросовский образовательный журнал. – 2001. – Т. 7. – № 1. – С. 51–56. [Gal’braikh LS. Khitin i khitozan: stroenie, svoistva, primenenie. Sorosovskii obrazovatel’nyi zhurnal. 2001;7(1):51-56. (In Russ.)]
  4. Каспаров А.А. Лечение важнейших заболеваний роговицы / Материалы VIII съезда офтальмологов России. Москва, 2005 г. – М., 2005. – С. 450–451. [Kasparov AA. Lechenie vazhneishikh zabolevanii rogovitsy. (Conference proceedings) Materialy VIII s»ezda oftal’mologovRossii. Moskva, 2005. Moscow; 2005. P. 450-451. (In Russ.)]
  5. Либман Е.С., Шахова Е.В. Слепота и инвалидность по зрению в населении России / Съезд офтальмологов России: тезисы докладов. – М., 2005. – Т. 8. – С. 78–79. [Libman ES, Shakhova EV. Slepota i invalidnost’ po zreniyu v naselenii Rossii. (Conference proceedings) S’’ezd oftal’mologov Rossii. Moscow; 2005. Vol. 8. P. 78-79. (In Russ.)]
  6. Майчук Ю.Ф. Основные тенденции в эпидемиологии и терапии глазных инфекций / Тезисы VIII съезда офтальмологов России. Июнь 01–04, 2005; Москва. – М.: Меж отраслевой научно-технический комплекс Микрохирургия глаза им. академика С.Н. Фёдорова, 2005. – С. 92–93. [Maichuk YuF. Osnovnye tendentsii v epidemiologii i terapii glaznykh infektsii. (Conference proceedings) VIII s’’ezd oftal’mologov Rossii; 2005 June 01-04; Moscow. Moscow: Mezhotraslevoy nauchno-tekhnicheskiy kompleks Mikro khirurgiya glaza im. akademika S.N. Fedorova; 2005. P. 92-93. (In Russ.)]
  7. Нечаев Э.А. Взрывные поражения: Руководство для врачей и студентов / Под ред. чл.-корр. РАМН проф. Э.А. Нечаева. – СПб.: Фолиант, 2002. – 656 с. [Nechaev EA. Vzryv nye porazheniya: Rukovodstvo dlya vrachei i studentov. Ed by E.A. Nechaev. Saint Petersburg: Foliant; 2002. 656 p. (In Russ.)]
  8. Халимов А.Р. Офтальмологический раствор для кросс линкинга коллагена роговицы с рибофлавином и хитозаном // Вестник Оренбургского государственного университета. – 2012. – № 12 (148). – С. 223–224. [Kha limov AR. Ophthalmological solution for corneal collagen crosslinking with riboflavin and chitosan. Vestnik Orenburgskogo gosudarstvennogo universiteta. 2012;(12):223-224. (In Russ.)]
  9. Ang LP, Cheng ZY, Beuerman RW, et al. The development of a serum-free derived bioengineered conjunctival epithelial equivalent using an ultrathin poly (ε-caprolactone) membrane substrate. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2006;47:105-12. doi: 10.1167/iovs.05-0512.
  10. Ashkenas J, Muschler J, Bissell MJ. The Extracellular Matrix in Epithelial Biology: Shared Molecules and Common Themes in Distant Phyla. Developmental Biology. 1996;180(2):10.1006/dbio.1996.0317. doi: 10.1006/dbio.1996.0317.
  11. Basu S, Ali H, Sangwan VS. Clinical outcomes of repeat autologous cultivated limbal epithelial transplantation for ocular surface burns. Am J Ophthalmol. 2012;153(4):643-50,650.e1-2. doi: 10.1016/j.ajo.2011.09.016.
  12. Borrelli M, Reichl S, Feng Y, et al. In vitro characterization and ex vivo surgical evaluation of human hair keratin films in ocular surface reconstruction after sterilization processing. J Mater Sci Mater Med. 2013;24(1):221-30. doi: 10.1007/s10856-012-4774-4.
  13. Bourcier T, Berbar T, Paquet S, et al. Characterization and functionality of CXCR4 chemokine receptor and SDF-1 in human corneal fibroblasts. Mol Vis. 2003;9:96-102.
  14. Dai NT, Williamson MR, Khammo N, et al. Composite cell support membranes based on collagen and polycaprolactone for tissue engineering of skin. Biomaterials. 2004;25:4263-4271. doi: 10.1016/j.biomaterials.2003.11.022.
  15. de la Mata A, Nieto-Miguel T, López-Paniagua, et al. Chitosan-gelatin biopolymers as carrier substrata for limbal epithelial stem cells. J Mater Sci Mater Med. 2013 Dec;24(12):2819-29. doi: 10.1007/s10856-013-5013-3.
  16. Deshpande P, McKean R, Blackwood KA, et al. Using poly(lactide-coglycolide) electrospun scaffolds to deliver cultured epithelial cells to the cornea. Regen Med. 2010;5(3):395-401. doi: 10.2217/rme.10.16.
  17. Deshpande P, Ramachandran C, Sefat F, et al. Simplifying corneal surface regeneration using a biodegradable synthetic membrane and limbal tissue explants. Biomaterials. 2013;34(21):5088-106. doi: 10.1016/j.biomaterials.2013.03.064.
  18. Di Girolamo N, Bosch M, Zamora K, et al. A contact lens-based technique for expansion and transplantation of autologous epithelial progenitors for ocular surface reconstruction. Transplantation. 2009;87(10):1571-1578. doi: 10.1097/TP.
  19. b013e3181a4bbf2.
  20. Di Girolamo N, Bosch M, Zamora K, et al. A contact lens-based technique for expansion and transplantation of autologous epithelial progenitors for ocular surface reconstruction. Transplantation. 2009;87:1571-1578.
  21. Girolamo ND, Chui J, Wakefield D, Coroneo MT. Cultured human ocular surface epithelium on therapeutic contact lenses. The British Journal of Ophthalmology. 2007;91(4):459-464. doi: 10.1136/bjo.2006.103895.
  22. Feng Y, Borrelli M, Reichl S, et al. Review of alternative carrier materials for ocular surface reconstruction. Curr Eye Res. 2014;39(6):541-52. doi: 10.3109/02713683.2013.853803.
  23. Geggel HS, Frienid J, Thoft RA. Collagen gel for ocular surface. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1985;26(6):901-905.
  24. Gore A, Horwitz V, Gutman H, et al. Cultivation and characterization of limbal epithelial stem cells on contact lenses with a feeder layer: toward the treatment of limbal stem cell deficiency. Cornea. 2014;33(1):65-71. doi: 10.1097/ICO.
  26. Higa K, Shimazaki J. Recent advances in cultivated epithelial transplantation. Cornea. 2008;27(Suppl.1):41-7. doi: 10.1097/ICO.0b013e31817f358e.
  27. Higa K, Takeshima N, Moro F, et al. Porous silk fibroin film as a transparent carrier for cultivated corneal epithelial sheets. J Biomater Sci Polym Ed. 2011;22(17):2261-76. doi: 10.1163/092050610X538218.
  28. Kim KH, Jeong L, Park HN, et al. Biological efficacy of silk fibroin nanofiber membranes for guided bone regeneration. J Biotechnol. 2005;120(3):327-339. doi: 10.1016/j.jbiotec.2005.
  29. 033.
  30. Liu W, Merrett K, Griffith M, et al. Recombinant human collagen for tissue engineered corneal substitutes. Biomaterials. 2008;29(9):1147-1158. doi: 10.1016/j.biomaterials.
  31. 11.011.
  32. Liu Y, Griffith M, Watsky MA, et al. Properties of porcine and recombinant human collagen matrices for optically clear tissue engineering applications. Biomacromolecules. 2006;7(6):1819-28. doi: 10.1021/bm060160o.
  33. López-León T, Carvalho EL, Seijo B, et al. Physicochemical characterization of chitosan nanoparticles: electrokinetic and stability behavior. J Сolloid Interface Sci. 2005;283(2):344-51. doi: 10.1016/j.jcis.2004.08.186.
  34. Lovett ML, Cannizzaro C, Daheron L, et al. Silk fibroin microtubes for blood vessel engineering. Biomaterials. 2007;28(35):5271-9. doi: 10.1016/j.biomaterials.2007.08.008.
  35. Lynn AK, Yannas IV, Bonfield W. Antigenity and immunogenicity of collagen. J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 2004;71(2):343-53. Review. doi: 10.1002/jbm.b.30096.
  36. Mi S, Chen B, Wright B, Connon CJ. Plastic compression of a collagen gel forms a much improved scaffold for ocular surface tissue engineering over conventional collagen gels. J Biomed Mater Res A. 2010;95(2):447-453. doi: 10.1002/jbm.
  37. a.32861.
  38. Pellegrini G, Ranno R, Stracuzzi G, et al. The control of epidermal stem cells (holoclones) in the treatment of massive full-thickness burns with autologous keratinocytes cultured on fibrin. Transplantation. 1999;68(6):868-79. doi.org/10.1097/00007890-199909270-00021.
  39. Rama P, Matuska S, Paganoni G, et al. Limbal stem-cell therapy and long-term corneal regeneration. N Engl J Med. 2010;363(2):147-155. doi: 10.1056/NEJMoa0905955.
  40. Redenti S, Tao S, Yang J, et al. Retinal tissue engineering using mouse retinal progenitor cells and a novel biodegradable, thin-film poly (ecaprolactone) nanowire scaffold. J Ocul Biol Dis Infor. 2008;1(1):19-29. doi: 10.1007/s12177-008-9005-3.
  41. Reichl S, Borrelli M, Geerling G. Keratin films for ocular surface reconstruction. Biomaterials. 2011 May;32(13):3375-86. doi: 10.1016/j.biomaterials.2011.01.052.
  42. Sharma S, Mohanty S, Gupta D, et al. Cellular response of limbal epithelial cells on electrospun poly-ε-caprolactone nanofibrous scaffolds for ocular surface bioengineering: a preliminary in vitro study. Molecular Vision. 2011;17:2898-2910.
  43. Talbot M, Carrier P, Giasson CJ, et al. Autologous transplantation of rabbit limbal epithelia cultured on fibrin gels for ocular surface reconstruction. Mol Vis. 2006 Feb 1;12:65-75.
  44. Tang Q, Luo C, Lu B, et al. Thermosensitive chitosan-based hydrogels releasing stromal cell derived factor-1 alpha recruit MSC for corneal epithelium regeneration. Acta Biomater. 2017 Oct 1;61:101-113. doi: 10.1016/j.actbio.2017.08.001.
  45. Williams JM, Adewunmi A, Schek RM, et al. Bone tissue engineering using polycaprolactone scaffolds fabricated via selective laser sintering. Biomaterials. 2005;26(23):4817-4827. doi: 10.1016/j.biomaterials.2004.11.057.
  46. Xu T, Yang Y, Yu Y. Efficacy, safety, and biodegradation of a degradable scleral buckle of chitosan-gelatin polymer in rabbits. Re tina. 2013;33(5):1062-9. doi: 10.1097/IAE.0b013e3182733a64.
  47. Yamauchi K, Maniwa M, Mori T. Cultivation of fibroblast cells on keratincoated substrata. J Biomater Sci Polym Ed. 1998;9(3):
  48. -70. doi: 10.1163/156856298x00640.

© Куликов А.Н., Чурашов С.В., Черныш В.Ф., Блинова М.И., Александрова О.И., Карпович В.В., Хорольская Ю.И., 2018

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах