Effect of platelet-rich fibrin matrix in complex with artificial material Nubiplant on expression of chondrogenic marker genes and morphogenesis of the nucleus pulposus cells of intervertebral discs in rats

The purpose was to study the barrier and biological properties of platelet-rich fibrin matrix (PRFM), an artificial biopolymer Nubiplant, and a mixture of PRFM / Nubiplant by assessing the viability and morphological characteristics of nucleus pulposus (NP) cells in rats, as well as the expression level of chondrogenic marker genes during cell cultivation in the presence of these matrices.Materials and methods. PRFM was obtained from platelet-rich plasma using a SiO2 coagulation activator. A suspension of nucleus pulposus cells was obtained from the caudal spine of rats. Cultivation was carried out in the presence of one of three matrices — PRFM, Nubiplant, or their mixture for 3, 7, and 14 days under standard culture conditions in an EC-160 incubator (Nüve, Turkey). Observation of the living culture was carried out in the area bordering with the matrix within one field of view using an inverted microscope (Nicon TS100, Japan). The expression of chondrogenic marker genes in the cell culture of the NP was determined by the method of PCR with reverse transcription.Results. The study of the viability and morphological characteristics of NP cells during their cultivation for 3, 7, and 14 days in the presence of PRFM, PRFM / Nubiplant, or Nubiplant showed a decrease in the content of living cells in control samples; in cultures with PRFM and PRFM / Nubiplant, the number of living cells significantly exceeded the control values, aggregation of cells was observed in the area bordering with the matrices from the side of the application. None of the experimental samples showed the outflow of cells to the opposite side of the matrix after 14 days of cultivation; thus, PRFM, Nubiplant, and their mixture can perform barrier functions to keep the cell population in a certain location. Expression of the COL II, ACAN, GPC3, ANXA3, PTN, MGP, and VIM genes by the NP cells during cultivation for 3 and 7 days in the presence of PRFM and PRFM / Nubiplant increased as compared to the control samples.Conclusions. The use of PRFM, Nubiplant, or a mixture of PRFM / Nubiplant during the cultivation of NP cells demonstrated the absence of cell outflow to the opposite side of the studied matrices during the study period (14 days). The use of PRFM, Nubiplant, or a mixture of PRFM / Nubiplant promoted the formation of cell colonies with chondrocyte-like morphology in the zone bordering with the matrices and maintained cell viability throughout the study period. PRFM and PRFM / Nubiplant contributed to the maintenance of the expression of chondrogenic genes in the NP cells in the zone bordering the matrices. The results obtained indicate the positive effect of the matrix based on platelet-rich fibrin on the NP cells and its barrier functions, which is promising for the use of PRMF for preventing the formation of cicatricial adhesion

Вплив збагаченого тромбоцитами фібринового матриксу в комплексі зі штучним матеріалом Nubiplant на експресію хондрогенних маркерних генів та морфогенез клітин пульпозного ядра міжхребцевих дисків щурів

The purpose was to study the barrier and biological properties of platelet-rich fibrin matrix (PRFM), an artificial biopolymer Nubiplant, and a mixture of PRFM / Nubiplant by assessing the viability and morphological characteristics of nucleus pulposus (NP) cells in rats, as well as the expression level of chondrogenic marker genes during cell cultivation in the presence of these matrices.Materials and methods. PRFM was obtained from platelet-rich plasma using a SiO2 coagulation activator. A suspension of nucleus pulposus cells was obtained from the caudal spine of rats. Cultivation was carried out in the presence of one of three matrices — PRFM, Nubiplant, or their mixture for 3, 7, and 14 days under standard culture conditions in an EC-160 incubator (Nüve, Turkey). Observation of the living culture was carried out in the area bordering with the matrix within one field of view using an inverted microscope (Nicon TS100, Japan). The expression of chondrogenic marker genes in the cell culture of the NP was determined by the method of PCR with reverse transcription.Results. The study of the viability and morphological characteristics of NP cells during their cultivation for 3, 7, and 14 days in the presence of PRFM, PRFM / Nubiplant, or Nubiplant showed a decrease in the content of living cells in control samples; in cultures with PRFM and PRFM / Nubiplant, the number of living cells significantly exceeded the control values, aggregation of cells was observed in the area bordering with the matrices from the side of the application. None of the experimental samples showed the outflow of cells to the opposite side of the matrix after 14 days of cultivation; thus, PRFM, Nubiplant, and their mixture can perform barrier functions to keep the cell population in a certain location. Expression of the COL II, ACAN, GPC3, ANXA3, PTN, MGP, and VIM genes by the NP cells during cultivation for 3 and 7 days in the presence of PRFM and PRFM / Nubiplant increased as compared to the control samples.Conclusions. The use of PRFM, Nubiplant, or a mixture of PRFM / Nubiplant during the cultivation of NP cells demonstrated the absence of cell outflow to the opposite side of the studied matrices during the study period (14 days). The use of PRFM, Nubiplant, or a mixture of PRFM / Nubiplant promoted the formation of cell colonies with chondrocyte-like morphology in the zone bordering with the matrices and maintained cell viability throughout the study period. PRFM and PRFM / Nubiplant contributed to the maintenance of the expression of chondrogenic genes in the NP cells in the zone bordering the matrices. The results obtained indicate the positive effect of the matrix based on platelet-rich fibrin on the NP cells and its barrier functions, which is promising for the use of PRMF for preventing the formation of cicatricial adhesion.Цель: исследовать барьерные и биологические свойства обогащенного тромбоцитами фибринового матрикса (ОТФМ), искусственного биополимера Nubiplant и смеси ОТФМ и Nubiplant путем оценки жизнеспособности и морфологических характеристик клеток пульпозного ядра (ПЯ) межпозвоночных дисков крыс, а также уровня экспрессии хондрогенных маркерных генов при культивировании этих клеток при наличии указанных матриксов.Материалы и методы. ОТФМ получали из обогащенной тромбоцитами плазмы с использованием активатора свертывания SiO2, суспензию клеток ПЯ ‒ из хвостового отдела позвоночника крыс. Культивирование осуществляли при наличии одного из трех матриксов ‒ ОТФМ, Nubiplant или их смеси в течение 3, 7 и 14 суток при стандартных культуральных условиях в инкубаторе ЕС-160 (Nüve, Турция). Наблюдение за живой культурой проводили в пограничной с матриксом зоне в пределах одного поля зрения с использованием инвертированного микроскопа (Nicon TS100, Япония). Экспрессию хондрогенных маркерных генов в культуре клеток ПЯ определяли методом полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией.Результаты. Исследование жизнеспособности и морфологических характеристик клеток ПЯ при их культивировании продемонстрировало снижение содержания живых клеток в контрольных образцах. В культурах с ОТФМ и смесью ОТФМ и Nubiplant количество живых клеток статистически значимо превышало контрольные показатели. Наблюдали агрегацию клеток в пограничной с матриксами зоне со стороны нанесения. Выселения клеток на противоположную сторону матрикса в течение 14 суток ни в одном из экспериментальных образцов не отмечено. Таким образом, ОТФМ, Nubiplant и их смесь могут выполнять барьерные функции по удержанию клеточной популяции в определенном участке. Экспрессия генов COL II, ACAN, GPC3, ANXA3, PTN, MGP и VIM клетками ПЯ при культивировании в течение 3 и 7 суток при наличии ОТФМ и смеси ОТФМ и Nubiplant возрастала по сравнению с контрольными образцами.Выводы. Применение ОТФМ, Nubiplant или смеси ОТФМ и Nubiplant при культивировании клеток ПЯ продемонстрировало отсутствие выселения клеток на противоположную сторону упомянутых матриксов в течение всего периода исследования (14 дней). Использование ОТФМ, Nubiplant или смеси ОТФМ и Nubiplant способствовало формированию колоний клеток хондроцитоподобной морфологии в пограничной с матриксами зоне и поддерживало жизнеспособность клеток в течение всего исследуемого периода. Применение ОТФМ и ОТФМ и Nubiplant позволяло поддерживать экспрессию хондрогенных генов клетками ПЯ в пограничной с матриксами зоне. Полученные результаты свидетельствуют о положительном действии матрикса на основе обогащенного тромбоцитами фибрина на клетки ПЯ и его барьерные функции, что является перспективным для применения ОТФМ с целью предотвращения формирования рубцово-спаечных процессов.Мета: дослідити бар’єрні та біологічні властивості збагаченого тромбоцитами фібринового матриксу (ЗТФМ), штучного біополімеру Nubiplant та їх суміші шляхом оцінки життєздатності та морфологічних характеристик клітин пульпозного ядра (ПЯ) міжхребцевих дисків щурів, а також рівня експресії хондрогенних маркерних генів при культивуванні цих клітин за наявності зазначених матриксів.Матеріали і методи. ЗТФМ отримували зі збагаченої тромбоцитами плазми з використанням активатора згортання SiO2, суспензію клітин ПЯ ‒ із хвостового відділу хребта щурів. Культивування здійснювали за наявності одного з трьох матриксів – ЗТФМ, Nubiplan або їх суміші протягом 3, 7 та 14 діб за стандартних культуральних умов в інкубаторі ЕС-160 (Nüve, Турція). Спостереження за живою культурою проводили в пограничній з матриксами зоні в межах одного поля зору з використанням інвертованого мікроскопа (Nicon TS100, Японія). Експресію хондрогенних маркерних генів у культурі клітин ПЯ визначали методом полімеразної ланцюгової реакції зі зворотною транскрипцією.Результати. Дослідження життєздатності та морфологічних характеристик клітин ПЯ при їх культивуванні продемонструвало зниження вмісту живих клітин у контрольних зразках. У культурах із ЗТФМ та сумішшю ЗТФМ і Nubiplant кількість живих клітин статистично значущо перевищувала контрольні показники. Спостерігали агрегацію клітин у зоні безпосереднього межування з матриксами з боку нанесення. Виселення клітин на протилежний бік матриксу протягом 14 діб у жодному з експериментальних зразків не відзначено. Таким чином, ЗТФМ, Nubiplant та їх суміш можуть виконувати бар’єрні функції щодо утримання клітинної популяції в певній ділянці. Експресія генів COL II, ACAN, GPC3, ANXA3, PTN, MGP та VIM клітинами ПЯ при культивуванні протягом 3 та 7 діб за наявності ЗТФМ і суміші ЗТФМ та Nubiplant зростала порівняно з контрольними зразками.Висновки. Застосування ЗТФМ, Nubiplant або суміші ЗТФМ і Nubiplant при культивуванні клітин ПЯ продемонструвало відсутність виселення клітин на протилежний бік зазначених матриксів протягом усього періоду дослідження (14 діб). Використання ЗТФМ, Nubiplant або суміші ЗТФМ і Nubiplant сприяло формуванню колоній клітин хондроцитоподібної морфології у зоні межування з матриксами та підтримувало життєздатність клітин протягом усього досліджуваного періоду. Застосування ЗТФМ і суміші ЗТФМ та Nubiplant давало змогу підтримувати експресію хондрогенних генів клітинами ПЯ в пограничній з матриксами зоні. Отримані результати свідчать про позитивну дію матриксів на основі збагаченого тромбоцитами фібрину на клітини ПЯ та його бар’єрні функції, що є перспективним для застосування ЗТФМ з метою запобігання формуванню рубцево-спайкових процесів

Hypofractionated radiotherapy of patients with glioblastoma: the first experience in Ukraine and prospects view

Objective: To assess the survival of patients (pts) with newly diagnosed glioblastoma (GBM) in groups with hypofractionated regime radiotherapy, standard fractionationated regime radiotherapy and whole brain irradiation.Materials and methods: A retrospective non-randomized single-center study of 205 pts with GBM grade 4 according to the WHO classification treated in Romodanov Neurosurgery Institute named after Acad. A.P. Romodanov National Academy of Medical Science of Ukraine (2014–2020). The mean age of pts 53.8 years (95% CI 52.1 - 55.5); there were 114 men (55.6%) and 91 women (44.4%). According to the regimen radiotherapy (RT), pts were divided into 3 groups: 49 (23.9%) pts (standard RT: 2.0 Gy per fraction in 30 fractions, total dose 60.0 Gy) – group "sRT", 110 (53.7%) pts (hypofractionated RT: 3.5 Gy per fraction in 15 fractions, total dose 52, 5 Gy) - group "hRT", 46 (22.4%) pts – group "WBRT" (whole brain radiation). Differences in progression-free survival (PFS) and overall survival (OS) between the three groups were analyzed using Kaplan–Meier survival curve, log-rank test and Pearson Chi-square test.Results: The median OS is 15,0 (95% CI 14,1 – 17,1), 16,5 (95% CI 14,1 – 18,8) and 8,7 (95% CІ 7,5 – 9,5) months for sRT, hRT and WBRT, respectively. There is a significant difference in OS for sRT and hRT compared to WBRT (p=0.00000), without difference in OS between sRT and hRT (p=0.06757). The median PFS in sRT and hRT does not differ significantly: sRT – 9.0 (95% CI 9.0 - 10.0) months; hRT – 9.0 (95% CI 8.0 - 10.0) months. The median OS for WBRT is 5.1 (95% CI 4.0 - 6.0) months. There is a significant difference in PFS for sRT and hRT compared to the WBRT (p=0.00000), without difference in PFS between sRT and hRT (p=0.43374). The risk of death for WBRT compared to sRT is 2.5 times higher (HR 2.5 [95% CI, 1.45 - 4.46)) and 3.5 times higher compared to the hRT group (HR 3.5 [95% CI, 2.09-5.88)). The risk of progression for WBRT is 2.8 times higher (HR 2.78 [95% CI, 1.63-4.74)) compared to sRT, and 3.1 times higher (HR 3.12 [95% CI, 1.91-5.10)) compared to hRT.The broad implementation of hRT into clinical practice is specific to all modern radiation oncology. This trend is currently underway due to the specific positive clinical effects of hRT, which are discussed in detail in our publication.Conclusions: Our study demonstrates comparable survival outcome between sRT and hRT groups. This is an argument in favor of the feasibility of using hRT as a part of multimodal GBM treatment in terms of oncological outcomes. Further studies are needed to identify specific stratification groups of GMB patients with the greatest survival and quality of life benefits due to hRT

Current state of antiangiogenic therapy in neuro-oncology and own experience of its use in the radiosurgical treatment of recurrent glioblastoma

Objective: to study the effect of antiangiogenic therapy on the quality of life and the level of headache in patients with recurrent glioblastoma who underwent radiosurgical treatment. Materials and methods. A prospective randomized single-center study carried out at the Romodanov Neurosurgery Institute of National Academy of Medical Sciences of Ukraine in 2019-2020 involving 45 patients with GB with clinical and radiological signs of disease progression and local tumor recurrence. In this regard, patients underwent radiosurgical treatment. In the main group (BEV+) 21 patients after stereotactic radiosurgery (SRS) underwent antiangiogenic therapy with Bevacizumab (BEV). In the control group (BEV–), 24 patients did not receive antiangiogenic therapy after SRS. SRS with the use of a linear accelerator «Trilogy» (6 MeV) using intensity-modulated radiotherapy (IMRT). BEV was administered intravenously, once every 3 weeks at a dose of 10 mg / kg body weight. Antiangiogenic therapy was performed under the condition of preserved liver and kidney function, values of full blood count and blood biochemistry within normal range. Global health status and headache levels were calculated according to EORTC QLQ-C30 v. 3.0 and QLQ-BN20 before and six weeks after radiosurgery in the main and control groups. Results. There was no a statistically significant difference between the studied groups of patients’ in quality of life (p = 0.707372) and in headache level (p = 0.846660) before the SRS. Six weeks after SRS, patients in the main group had a statistically significantly higher quality of life (p = 0.000015) and a lower level of headache than patients in the control group (p = 0.000035). During the observation period in patients of both groups there were no adverse events of III-IV degree of toxicity, in particular specific complications of antiangiogenic therapy (hypertension, bleeding, thromboembolism, leukopenia, proteinuria, gastrointestinal disorders, etc.). Conclusions. Antiangiogenic therapy statistically significantly improves the quality of life and reduces the level of headache in patients who underwent radiosurgical treatment for glioblastoma recurrence