ТЕХНОЛОГИИ ТКАНЕВОЙ ИНЖЕНЕРИИ И РЕГЕНЕРАТИВНОЙ МЕДИЦИНЫ В ЛЕЧЕНИИ ДЕФЕКТОВ ХРЯЩЕВОЙ ТКАНИ СУСТАВОВ

Some of the most pressing health problems of the industrial society are the damage and degeneration of articular cartilage associated with the limited capacity of tissues to regenerate. The review describes the existing and developing technologies for the recovery and replacement of damaged joint cartilage tissue. The results obtained are analyzed covering two major areas: the stimulation of regeneration of damaged cartilage tissue and the growing of cartilage tissue elements in bioreactors.Важнейшими проблемами здравоохранения в индустриальном обществе являются повреждение и дегенерация суставного хряща, что связано с ограниченными возможностями ткани к регенерации. В обзоре подробно описаны существующие и разрабатываемые технологии восстановления и замещения поврежденных хрящевых тканей суставов. Дан анализ полученных результатов по двум основным направлениям: стимулирование регенерации поврежденной хрящевой ткани и выращивание элементов хрящевой ткани в биореакторах

Децеллюляризованная строма пуповины в тканевой инженерии и регенеративной медицине: систематический обзор

Despite great progress in the field of biomaterials for tissue engineering and regenerative medicine, the high requirements placed on artificial matrices (matrices, carriers, scaffolds) are the reason for the ongoing search for natural or synthetic extracellular matrix mimetics. Among such materials, decellularized umbilical cord (UC) stroma appears to be very attractive – it has a high content of hyaluronic acid, cytokines, and growth factors, and there are no ethical restrictions for its production. Decellularized UC stroma has been found to promote cartilage, liver tissue and nerve tissue repair, as well as wound healing. The review critically analyzes and summarizes published data on the ability of decellularized UC stroma to maintain the necessary conditions for adhesion, migration, differentiation and functional activity of adherent cells, thus stimulating the internal (physiological) regenerative potential of tissues. Literature was searched for in the following electronic databases: Medline/PubMed (www/ncbi. nlm.nih.gov/pubmed), Cochrane library (https://www.cochrane.org), and eLIBRARY/Russian Science Citation Index (https://www.elibrary.ru). Inclusion criteria were the presence of biomaterials obtained from decellularized human UC stroma. Exclusion criteria for papers included research objects as decellularized umbilical cord vessels (veins and arteries) and umbilical cord cell cultures. Twenty-five original articles in English and Russian were selected for analysis of the products obtained, their applications, decellularization methods and research results. The review also discusses the prospects for decellularized umbilical cord in medicine.Несмотря на большой прогресс в области создания биоматериалов для тканевой инженерии и регенеративной медицины, высокие требования, предъявляемые к искусственным матриксам (матрицам, носителям, скаффолдам), являются причиной продолжающегося поиска природных или синтетических миметиков внеклеточного матрикса. Среди таких материалов многообещающим представляется децеллюляризованная строма пуповины благодаря высокому содержанию гиалуроновой кислоты, цитокинов и факторов роста, а также отсутствию этических ограничений для ее получения. Описано, что децеллюляризованная строма пуповины способствует восстановлению хряща, печеночной ткани, нервной ткани и заживлению ран. В обзоре дан критический анализ и обобщены опубликованные данные, касающиеся способности децеллюляризованной стромы пуповины поддерживать необходимые условия для адгезии, миграции, дифференцировки и функциональной активности адгезированных клеток, стимулируя, таким образом, внутренний (физиологический) регенеративный потенциал тканей. Поиск литературы проводился в электронных базах данных Medline/PubMed (www/ncbi.nlm.nih.gov/pubmed), Cochrane library (https://www.cochrane.org), eLIBRARY / Российский индекс научного цитирования (https://www.elibrary.ru). Критериями включения было присутствие биоматериалов, полученных из децеллюляризованной стромы пуповины. Критериями исключения статей были такие объекты исследования, как децеллюляризованные сосуды (вены и артерии) пуповины, а также культуры клеток пуповины. Для анализа получаемых продуктов, областей их применения, методов децеллюляризации и результатов исследований были выбраны 25 оригинальных статей на английском и русском языках. Также в обзоре обсуждаются перспективы использования децеллюляризованной пуповины в медицин

О возможности терапевтического действия после окончания аппликации трансдермальной системы доставки лекарственных веществ

Background. As scientific knowledge about the peculiarities of the structure and functional properties of the skin increased, it became clearer that during transdermal administration, drug may accumulate in the deep layers of the dermis and subsequently get diffused into the bloodstream even after the transdermal therapeutic system (TTS), also called transdermal patch, had been removed. Objective: to quantify active drug substances remaining in an animal skin after TTS application. Materials and methods. Two previously developed transdermal patches containing Russian-made drug substances were chosen for the study: aminodihydrophthalazinedione sodium (immunomodulator) and bis(1-vinylimidazole-N) zinc diacetate (antidote for carbon monoxide). The study was performed on male Chinchilla rabbits weighing 2.5–3 kg. Five series of experiments were performed for each substance: immediately after removal of the patch, 4 hours later, at week 1, 2 and 3 after removal. High-performance liquid chromatography and atomic absorption spectroscopy methods were used to quantify residual drug substances left in the skin. Results. In the skin flap that was in contact with the aminodihydrophthalazinedione sodium TTS for 24 hours, 0.516 mg of the drug was detected immediately after removal of the patch. Over the next two weeks, the drug substance in the skin decreased with the immunomodulator significantly reducing to 0.41 mg in the first 4 hours. In the skin flap that had been in contact with zinc bis(1-vinylimidazole-N) diacetate for 24 hours, about 1 mg of the drug was present immediately after patch removal. Four hours after removal of the transdermal patch, the quantity of active substance in the skin remained practically unchanged. At week 1 and 2, the quantity of the antidote decreased slightly to ~0.7 mg and ~0.25 mg, respectively. Conclusion. For transdermal application of aminodihydrophthalazinedione sodium, the skin can act as a drug depot and prolong the effect of this drug even after the transdermal patch had been removed. No such effect was found in the case of bis(1-vinylimidazole-N) zinc diacetate, which is apparently due to the different solubility of the drugs in the biotissue.Введение. По мере развития научных знаний об особенностях структуры и функциональных свойств кожи стало понятно, что при чрескожном введении существует вероятность накопления лекарственных веществ в глубоких слоях дермы с последующей их диффузией в кровоток даже после снятия трансдермальной терапевтической системы (ТТС). Целью данной работы явилось установление наличия остаточного количества лекарственного вещества в коже животного после применения трансдермальной терапевтической системы. Материалы и методы. Для исследования выбраны две разработанные ранее ТТС, содержащие отечественные лекарственные субстанции: аминодигидрофталазиндион натрия (иммуномодулятор) и диацетат бис(1-винилимидазол-N) цинка (антидот угарного газа). Исследование проводили на кроликахсамцах породы Шиншилла массой 2,5–3 кг. Для каждой субстанции было выполнено пять серий экспериментов: непосредственно после открепления ТТС, через 4 часа, одну, две и три недели после удаления лекарственной формы. Для определения остаточного количества лекарственных веществ в коже были использованы методы высокоэффективной жидкостной хроматографии и атомно-адсорбционного анализа. Результаты. В кожном лоскуте, контактировавшем с ТТС аминодигидрофталазиндиона натрия в течение 24 часов, сразу после ее открепления присутствовало 0,516 мг лекарственного вещества. На протяжении последующих двух недель наблюдалось снижение содержания лекарственного вещества в коже, причем существенное уменьшение количества иммуномодулятора происходило уже в первые 4 часа и составило 0,41 мг. В кожном лоскуте, контактировавшем с ТТС диацетат бис(1-винилимидазол-N) цинка в течение 24 часов, сразу после ее открепления лекарственное вещество присутствовало в количестве примерно 1 мг. Через 4 часа после удаления ТТС количество активного вещества в коже практически не изменилось. Через одну и две недели количество антидота незначительно снижалось и составило ~0,7 мг и ~0,25 мг соответственно. Заключение. Полученные результаты по чрескожному введению аминодигидрофталазиндиона натрия показали, что кожа может выступать в качестве депо лекарственного вещества и пролонгировать его действие даже после снятия ТТС. В случае с диацетат бис(1-винилимидазол-N) цинка такого эффекта обнаружено не было, что связано, по-видимому, с разной растворимостью исследуемых лекарственных веществ в биоткани

Measurement of J/ψ→γηcJ/\psi\to\gamma\eta_{\rm c} decay rate and ηc\eta_{\rm c} parameters at KEDR

Using the inclusive photon spectrum based on a data sample collected at the $J/\psi$ peak with the KEDR detector at the VEPP-4M $e^+e^-$ collider, we measured the rate of the radiative decay $J/\psi\to\gamma\eta_{\rm c}$ as well as $\eta_{\rm c}$ mass and width. Taking into account an asymmetric photon lineshape we obtained $\Gamma^0_{\gamma\eta_{\rm c}}=2.98\pm0.18 \phantom{|}^{+0.15}_{-0.33}$ keV, $M_{\eta_{\rm c}} = 2983.5 \pm 1.4 \phantom{|}^{+1.6}_{-3.6}$ MeV/$c^2$, $\Gamma_{\eta_{\rm c}} = 27.2 \pm 3.1 \phantom{|}^{+5.4}_{-2.6}$ MeV.Comment: 6 pages, 3 figure

Measurement of B(J/psi->eta_c gamma) at KEDR

We present a study of the inclusive photon spectrum from 6.3 million J/psi decays collected with the KEDR detector at the VEPP-4M e+e- collider. We measure the branching fraction of the radiative decay J/psi -> eta_c gamma, eta_c width and mass. Taking into account an asymmetric photon line shape we obtain: M(eta_c) = (2978.1 +- 1.4 +- 2.0) MeV/c^2, Gamma(eta_c) = (43.5 +- 5.4 +- 15.8) MeV, B(J/psi->eta_c gamma) = (2.59 +- 0.16 +- 0.31)%$.Comment: 6 pages, 1 figure. To be published in the proceedings of the 4th International Workshop on Charm Physics (Charm2010), October 21-24, 2010, IHEP, Beijin

Precise measurement of RudsR_{\text{uds}} and RR between 1.84 and 3.72 GeV at the KEDR detector

The present work continues a series of the KEDR measurements of the $R$ value that started in 2010 at the VEPP-4M $e^+e^-$ collider. By combining new data with our previous results in this energy range we measured the values of $R_{\text{uds}}$ and $R$ at nine center-of-mass energies between 3.08 and 3.72 GeV. The total accuracy is about or better than $2.6\%$ at most of energy points with a systematic uncertainty of about $1.9\%$. Together with the previous precise $R$ measurement at KEDR in the energy range 1.84-3.05 GeV, it constitutes the most detailed high-precision $R$ measurement near the charmonium production threshold.Comment: arXiv admin note: text overlap with arXiv:1610.02827 and substantial text overlap with arXiv:1510.0266

Применение технологии тканевой инженерии для формирования хрящевой ткани человека в проточном биореакторе

Formation of tissue-engineered construct was performed in a specially developed bioreactor. At first, a cellengineered construct of human cartilage tissue consisting of biopolymer microstructured collagen-containing hydrogel, mesenchymal stromal cells of human adipose tissue (hADMSCs) and induction chondrogenic culture medium was prepared and placed in a perfusion bioreactor. As a result, on the 16th day of the study hADMSCs obtain a flattened shape typical for chondroblasts and demonstrate high proliferative activity with the formation of their own extracellular matrix. Histological analysis of the cultured system indicates the beginning of the formation of a tissue-engineered construct of human cartilage tissue.В специально разработанном биореакторе проведены эксперименты по формированию тканеинженерной конструкции хрящевой ткани. На первом этапе была сформирована клеточно-инженерная конструкция, состоящая из биополимерного микроструктурированного коллагенсодержащего гидрогеля, мезенхимальных стромальных клеток жировой ткани человека (МСК ЖТч) и индукционной хондрогенной культуральной среды, которая была помещена в проточный биореактор. В ходе эксперимента установлено, что на 16-е сутки МСК ЖТч приобретают характерную для хондробластов уплощенную форму и проявляют высокую пролиферативную активность с формированием собственного внеклеточного матрикса. Анализ гистологической картины показал, что на данном этапе можно говорить о начале формирования тканеинженерной конструкции хрящевой ткани человека

Экспериментальные подходы к созданию тканеспецифического матрикса для биоискусственной печени

Shortage of donor organs for liver transplantation in the treatment of end-stage liver disease dictates the need to develop alternative methods that include technologies on tissue engineering and regenerative medicine. Objective: to study the ability of a tissue-specific matrix from decellularized human liver fragments (DHLF) to maintain adhesion and proliferation of human adipose tissue-derived mesenchymal stem cells (hAT-MSCs) and HepG2 under static conditions and in a flow-through bioreactor. Materials and methods. Treatment with surfactants (SAS) – sodium dodecyl sulfate, Triton X-100 – followed by exposure to DNase was used for decellularization of human liver fragments (no more than 8 mm3). Biochemical screening included the determination of DNA quantity in the test samples. Efficiency of surfactant washing was assessed by the cytotoxicity of the matrix in the NIH 3T3 fibroblast culture. Viability and metabolic activity of cells were assessed via vital staining with a complex of fluorescent dyes LIVE/DEAD ® and PrestoBlue™ (Invitrogen, USA). Morphological examination of the liver cell-engineered constructs was carried out through histological staining and scanning electron microscopy with lanthanide contrast. Results. It was shown that the liver decellularization method used allows to obtain a biocompatible matrix with a residual DNA quantity <1%, which is capable of maintaining adhesion and proliferation of hAT-MSCs and HepG2. On day 7 of cultivation in the bioreactor, there was formation of a single conglomerate of the DHLF matrix with numerous groups of viable cells with a high nuclear-cytoplasmic ratio. The urea content in the culture medium is 1.5 ± 0.1 mmol/L, exceeding that of samples obtained under static conditions. This indicates the metabolic activity of HepG2 in the composition of the obtained culture systems. It was shown that constant flow of the culture medium in the perfusion bioreactor increased the proliferative activity of HepG2 and allowed to provide a more uniform colonization by matrix cells in comparison with static cultivation conditions. Conclusion. The conditions for uniform colonization of DHLFs in a flow-through bioreactor with cell cultures were established. The ability of the matrix to maintain adhesion and proliferation of hADSCs and HepG2 for 11 days indicates that it could be used in liver tissue engineering.Дефицит донорских органов для трансплантации печени при лечении терминальных стадий печеночной недостаточности диктует необходимость разработки альтернативных методов, к которым относятся технологии тканевой инженерии и регенеративной медицины. Целью работы было исследование способности тканеспецифического матрикса из децеллюляризованных фрагментов печени человека (ДФПч) поддерживать адгезию и пролиферацию мезенхимальных стромальных клеток жировой ткани человека (МСК ЖТч) и HepG2 в статических условиях и в проточном биореакторе. Материалы и методы. Для децеллюляризации фрагментов (не более 8 мм3) печени человека использовали обработку поверхностноактивными веществами (ПАВ) – додецилсульфатом натрия, Тритоном Х-100 с последующей экспозицией в ДНКазе. Биохимические исследования включали определение количества ДНК в исследуемых образцах. Эффективность отмывки от ПАВ оценивали по цитотоксичности матрикса на культуре фибробластов NIH 3T3. Оценку жизнеспособности и метаболической активности клеток проводили методом прижизненного окрашивания комплексом флюоресцентных красителей LIVE/DEAD ® и PrestoBlue™ (Invitrogen, США). Морфологическое исследование клеточно-инженерных конструкций печени проводили с использованием методов гистологического окрашивания и сканирующей электронной микроскопии с лантаноидным контрастированием. Результаты. Показано, что использованная методика децеллюляризации печени позволяет получать биосовместимый матрикс с остаточным количеством ДНК менее 1%, способный поддерживать адгезию и пролиферацию МСК ЖТч и HepG2. В биореакторе на 7-е сутки культивирования наблюдали образование единого конгломерата матрикса ДФПч с многочисленными группами жизнеспособных клеток с высоким ядерно-цитоплазматическим отношением. Содержание мочевины в культуральной среде превышает значение для образцов, полученных в статических условиях, и составляет 1,5 ± 0,1 ммоль/л, что свидетельствует о метаболической активности HepG2 в составе полученных культуральных систем. Показано, что постоянный поток культуральной среды перфузионного биореактора способствовал росту пролиферативой активности HepG2 и позволил обеспечить более равномерную колонизацию клетками матрикса по сравнению со статическими условиями культивирования. Заключение. Найдены условия равномерного заселения ДФПч в проточном биореакторе клеточными культурами. Способность матрикса поддерживать адгезию и пролиферацию МСК ЖТч и HepG2 в течение 11 суток свидетельствует о возможности его использования в тканевой инженерии печени