Biopolym. Cell. 2023; 39(3):209-219.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.000A9A
Молекулярна та клітинна біотехнології
Ефекти трансплантації прекондиціонованих мезенхімальних стовбурових клітин на біоміметичному 3D скефолді
1, 2Похоленко Я. О., 1, 2Пікус П. О., 1, 2Ковальчук М. В., 1, 2Топорова О. К., 1, 2Римар С. Ю., 1Кордюм В. А.
  1. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03143
  2. НІ “Національний науковий центр “Інститут кардіології, клінічної та регенеративної медицини імені академіка М.Д. Стражеска НАН України”
    Вул. Святослава Хороброго, 5, Київ, Україна, 03151

Abstract

Мета. Метою дослідження було вивчення ефектів трансплантації прекондиціонованих мезенхімальних стовбурових клітин пуповини людини (МСК) на біоміметичному 3D скефолді. Методи. Пористі колагенові 3D скефолди отримували шляхом ліофільної сублімаційної сушки розчину колагену І типу. МСК пупкового канатику виділяли методом експлантів. МСК прекондиціонували обробкою розчинами перекису водню чи ліпополісахариду протягом 24 годин, після чого клітини висівали на 3D колагеновий скефолд. Ефекти прекондиціонованих МСК вивчали на моделі ксеногенної трансплантації. Для проведення гістологічного аналізу та для проведення ПЛР-аналізу наявності специфічних для людини послідовностей в геномній ДНК, ізольованій з тканин тварин, скефолди видаляли на п’яту добу після імплантації. Результати. Отримані пористі колагенові скефолди підтримували адгезію та ріст МСК пуповини людини in vitro. Проангіогенна активність in vivo була найбільш вираженою у випадку імплантації МСК прекондиціонованих перекисом водню порівняно із немодифікованими та прекондиціонованими ЛПС МСК пуповини людини. Дані ПЛР аналізу продемонстрували більш тривале збереження ДНК людини у зразках, отриманих від тварин, яким було імплантовано МСК пуповини, прекондиціоновані низькими дозами перекису водню. Це може вказувати на більш тривале виживання цих клітин у скефолді після імплантації. Висновки. Прекондиціонування МСК пуповини людини низькими дозами пероксиду водню підвищує їх терапевтичний потенціал.
Keywords: МСК, прекондиціонування, біоміметичний 3D скефолд, ангіогенез
Повний текст: (PDF, англійською)

References

[1] Jovic D, Yu Y, Wang D, Wang K, Li H, Xu F, Liu C, Liu J, Luo Y. A Brief Overview of Global Trends in MSC-Based Cell Therapy. Stem Cell Rev Rep. 2022; 18(5):1525-45.
[2] Margiana R, Markov A, Zekiy AO, Hamza MU, Al-Dabbagh KA, Al-Zubaidi SH, Hameed NM, Ahmad I, Sivaraman R, Kzar HH, Al-Gazally ME, Mustafa YF, Siahmansouri H. Clinical application of mesenchymal stem cell in regenerative medicine: a narrative review. Stem Cell Res Ther. 2022; 13(1):366.
[3] Levy O, Kuai R, Siren EMJ, Bhere D, Milton Y, Nissar N, De Biasio M, Heinelt M, Reeve B, Abdi R, Alturki M, Fallatah M, Almalik A, Alhasan AH, Shah K, Karp JM. Shattering barriers toward clinically meaningful MSC therapies. Sci Adv. 2020; 6(30):eaba6884.
[4] Hu C, Li L. Preconditioning influences mesenchymal stem cell properties in vitro and in vivo. J Cell Mol Med. 2018; 22(3):1428-42.
[5] Kovalchuk MV, Shuvalova NS, Pokholenko IO, Draguljan MV, Gulko TP, Deryabina OG, Kordium VA. Monitoring of transplanted human Mesenchymal Stem Cells from Wharton's Jelly in xenogeneic systems in vivo. Biopolym Cell. 2015; 31(3):193-9.
[6] Maslova OO, Shuvalova NS, Sukhorada OM, Zhukova SM, Deryabina OG, Makarenko MV, Govseiev DO, Kordium VA. Heterogeneity of Umbilical Cords as a Source for Mesenchymal Stem Cells. Dataset Papers in Biology. 2013; 13:1-4.
[7] Rymar S, Pikus P, Buchek P, Shuvalova N, Pokholenko Ia, Irodov D, Kordium V. Comparison of the therapeutic effects of hUC-MSC intravenous delivery and intraperitoneal administration of MSCs encapsulated in alginate capsules for the treatment of rat liver cirrhosis. Biointerface Research in Applied Chemistry. 2022; 12(4):5054-70.
[8] Moshynets OV, Baranovskyi TP, Iungin OS, Krikunov AA, Potochilova VV, Rudnieva KL, Potters G, Pokholenko I. Therapeutic Potential of an Azithromycin-Colistin Combination against XDR K. pneumoniae in a 3D Collagen-Based In Vitro Wound Model of a Biofilm Infection. Antibiotics (Basel). 2023; 12(2):293.
[9] Pedretti SLDC, Rena CL, Orellano LAA, Lazari MG, Campos PP, Nunes TA. Benefits of pentoxifylline for skin flap tissue repair in rats. Acta Cir Bras. 2020; 35(11):e301105.
[10] Biase FH, Franco MM, Goulart LR, Antunes RC. Protocol for extraction of genomic DNA from swine solid tissues. Genet Mol Biol. 2002; 25(3):313-5.
[11] Becker M, Nitsche A, Neumann C, Aumann J, Junghahn I, Fichtner I. Sensitive PCR method for the detection and real-time quantification of human cells in xenotransplantation systems. Br J Cancer. 2002; 87(11):1328-35.
[12] Warburton PE, Greig GM, Haaf T, Willard HF. PCR amplification of chromosome-specific alpha satellite DNA: definition of centromeric STS markers and polymorphic analysis. Genomics. 1991; 11(2):324-33.
[13] Caplan H, Olson SD, Kumar A, George M, Prabhakara KS, Wenzel P, Bedi S, Toledano-Furman NE, Triolo F, Kamhieh-Milz J, Moll G, Cox CS Jr. Mesenchymal Stromal Cell Therapeutic Delivery: Translational Challenges to Clinical Application. Front Immunol. 2019; 10:1645.
[14] Bellis SL. Advantages of RGD peptides for directing cell association with biomaterials. Biomaterials. 2011; 32(18):4205-10.
[15] Kozaniti FK, Deligianni DD, Georgiou MD, Portan DV. The Role of Substrate Topography and Stiffness on MSC Cells Functions: Key Material Properties for Biomimetic Bone Tissue Engineering. Biomimetics (Basel). 2021; 7(1):7.
[16] Pikus PO, Rymar SY, Shuvalova NS, Kordium VA. Study of the interaction between macrophages and human umbilical cord MSCs in vivo on the model of perotonitis in mice. Biopolym Cell. 2022; 38(4):231-41.
[17] Nouri F, Nematollahi-Mahani SN, Sharifi AM. Preconditioning of Mesenchymal Stem Cells with Non-Toxic Concentration of Hydrogen Peroxide Against Oxidative Stress Induced Cell Death: The Role of Hypoxia-Inducible Factor-1. Adv Pharm Bull. 2019; 9(1):76-83.
[18] Kovalchuk MV, Shuvalova NS, Kordium VA. Donor variability of the Wharton jelly-derived MSCs in response to oxidative stress. Biopolym Cell. 2021; 37(6):419-27.
[19] Ti D, Hao H, Tong C, Liu J, Dong L, Zheng J, Zhao Y, Liu H, Fu X, Han W. LPS-preconditioned mesenchymal stromal cells modify macrophage polarization for resolution of chronic inflammation via exosome-shuttled let-7b. J Transl Med. 2015; 13:308.
[20] Nouri F, Nematollahi-Mahani SN, Sharifi AM. Preconditioning of Mesenchymal Stem Cells with Non-Toxic Concentration of Hydrogen Peroxide Against Oxidative Stress Induced Cell Death: The Role of Hypoxia-Inducible Factor-1. Adv Pharm Bull. 2019; 9(1):76-83.
[21] Wang D, Xie Y, Peng HQ, Wen ZM, Ying ZY, Geng C, Wu J, Lv HY, Xu B. LPS preconditioning of MSC-CM improves protection against hypoxia/reoxygenation-induced damage in H9c2 cells partly via HMGB1/Bach1 signalling. Clin Exp Pharmacol Physiol. 2022; 49(12):1319-33.
[22] Hashimoto T, Shibasaki F. Hypoxia-inducible factor as an angiogenic master switch. Front Pediatr. 2015; 3:33.