БИОИНЖЕНЕРИЯ ЖӘНЕ ЖАСУША ТЕРАПИЯСЫН ҚОЛДАНУ АРҚЫЛЫ СҮЙЕК ТІНДЕРІНІҢ АЗ ЭНЕРГИЯЛЫ ЖАРАҚАТТАРЫН ЕМДЕУДІҢ ПЕРСПЕКТИВТІ ТӘСІЛДЕРІ
Кіріспе: Соңғы уақытта остеогенездің прогениторлы жасушалары болып табылатын аутологиялық мезенхималық бағаналы жасушаларды (МБЖ) пайдалану остеопороздағы және сол сияқты сүйек тіндерінің патологиясындағы сынықтардың баяу синтезделу аймағында репаративті остеогенездің қоздырғышы ретінде қолдану ғылыми зерттеулердің перспективалық бағыттарының бірі болып табылады. Осыған байланысты, Карнеги Меллон Университетімен (АҚШ) бірлесе отырып, мақсатты көлік платформасы ретінде МБЖ-мен тұрақты байланыстыруға қабілетті остеофильді PBP-f-NHS остеофильдік бисфосфонат полимері жасалды. Бұрын біз in vitro жағдайында полимердің остеокластикалық белсенділікті тежей алатындығын, сонымен бірге ол цитотоксикалық емес және МБЖ-ң остеогендік саралануына әсер етпейтінін көрсеттік.
Мақсаты: жедел және созылмалы полимерлі уыттылығын зерттеуге бағытталған клиникаға дейінгі зерттеулер жүргізу, эксперименталды остеопороз аясында кіші зертханалық жануарлардың шынтақ сүйегі сынған жағдайда, остеофильді полимермен жұмыс жасайтын мезенхималық бағаналы жасушалардың жергілікті трансплантациясының қалпына келу әлеуетін бағалау.
Әдістер: Остеофильді полимермен модификацияланған МБЖ-ң қолданудың клиникалық тиімділігін растау үшін, in vivo зерттеулерінде эстрогенге тәуелді остеопорозпен индукцияланған егеуқұйрықтардағы сыну моделін жасау арқылы зерттеулер жүргізілді. Остеофильдік бисфосфонат полимерінің жедел және созылмалы уыттылығын зерттеу Қазақстан Республикасы Денсаулық сақтау министрлігінің «Дәрілік заттар мен медициналық бұйымдарды сараптау ұлттық орталығының» зертханасында негізінде жүргізілді.
Нәтижелер: Экспериментальды эстрогенге тәуелді остеопороздың экспериментальды эстрогенге тәуелді остеопорозы аясында шынтақ сүйегі сынуы аймағындағы сүйек тығыздығының өзгеру динамикасының өмірлік талдауы модификацияланған 4 есе полимер МБЖ трансплантацияны алған жануарлар тобында шынтақ сүйегінің остеотомиясынан 4 апта өткеннен кейін сүйек тығыздығының 27% жоғарылауын көрсетті.
Тірі кезінде бақылаудың нәтижелері жіліктің сыну аймағының гистологиялық препараттарын өлімнен кейінгі талдау арқылы расталды. МБЖ-ң интерстициальды таралу динамикасын зерттеу жасуша препаратының жергілікті инъекциясынан кейін кем дегенде бір апта ішінде сүйек ақауы аймағында трансплантация жасушаларының болуын көрсетті. Клиникаға дейінгі биологиялық қауіпсіздік зерттеулерінің нәтижелері жедел және созылмалы полимерлі уыттылықтың жоқтығын көрсетті.
Қорытынды: Алынған мәліметтер екі функционалды тобы бар - бисфосфонат және гидроксисукцимид,остеофильді полимермен модификацияланған МБЖ-ң жасушалық терапиясын қолдануға негізделген ұсынылған мультипликативті тәсіл, остеопорозға байланысты сүйек тінінің жарақаттануы репаративті остеогенезді ынталандырудың қауіпсіз және тиімді әдісі деп тұжырым жасауға мүмкіндік берді.
Юлия И. Сафарова (Янцен)1, https://orcid.org/0000-0003-0695-0413
Фархад С. Олжаев1, https://orcid.org/0000-0002-1906-6654
Бауржан А. Умбаев1, https://orcid.org/0000-0002-0286-7252
Акмарал С. Еркебаева2, https://orcid.org/0000-0002-0395-282X
Айсулу С. Каренкина3, https://orcid.org/0000-0002-0782-3099
Иван В. Котов3, https://orcid.org/0000-0003-0074-4520
Alan J. Russell4, https://orcid.org/0000-0001-5101-4371
Шолпан Н. Аскарова1*, https://orcid.org/0000-0001-6161-1671
1 National Laboratory Astana, Назарбаев Университеті, Нұр-Сұлтан қ., Қазақстан Республикасы;
2 Жаратылыстану, әлеуметтік және гуманитарлық ғылымдар мектебі, Назарбаев Университеті,
Нұр-Сұлтан қ., Қазақстан Республикасы;
3 Нұр-Сұлтан қаласы әкімдігінің шаруашылық жүргізу құқығындағы «Патологоанатомия бюро» МКК,
Нұр-Сұлтан қ., Қазақстан Республикасы;
4 Institute for Complex Engineering, Carnegie Mellon University, Pittsburgh, USA
1. An S.H., Matsumoto T., Miyajima H., Nakahira A., Kim K.H., Imazato S. Porous zirconia/hydroxyapatite scaffolds for bone reconstruction // Dent Mater. 2012,28: 1221-1231
2. Bone H.G., Hosking D., Devogelaer J.P., Tucci J.R., Emkey R.D., Tonino R.P., et al. Ten years' experience with alendronate for osteoporosis in postmenopausal women // N Engl J Med. 2004,350:1189-1199.
3. Cho S.W., Sun H.J., Yang J.Y., Jung J.Y., An J.H., Cho H.Y., et al. Transplantation of mesenchymal stem cells overexpressing RANK-Fc or CXCR4 prevents bone loss in ovariectomized mice // Mol Ther. 2009,17:1979-1987.
4. Cranney A., Wells G., Willan A., Griffith L., Zytaruk N., Robinson V., et al. Meta-analyses of therapies for postmenopausal osteoporosis. II. Meta-analysis of alendronate for the treatment of postmenopausal women // Endocr Rev. 2002,23:508-516.
5. De Becker A., Riet I.V. Homing and migration of mesenchymal stromal cells: How to improve the efficacy of cell therapy? // World journal of stem cells 2016, 8:73-87.
6. D'Souza S., Murata H., Jose M.V., Askarova S., Yantsen Y., Andersen J.D., et al. Engineering of cell membranes with a bisphosphonate-containing polymer using ATRP synthesis for bone targeting // Biomaterials. 2014,35:9447-9458.
7. Eggenhofer E., Benseler V., Kroemer A., Popp F.C., Geissler E.K., Schlitt H.J., et al. Mesenchymal stem cells are short-lived and do not migrate beyond the lungs after intravenous infusion // Frontiers in immunology 2012,3:297.
8. Egusa H., Sonoyama W., Nishimura M., Atsuta I., Akiyama K. Stem cells in dentistry - Part II: Clinical applications // Journal of prosthodontic research 2012, 56:229-248.
9. Fischer U.M., Harting M.T., Jimenez F., Monzon-Posadas W.O., Xue H., Savitz S.I., et al. Pulmonary passage is a major obstacle for intravenous stem cell delivery: the pulmonary first-pass effect // Stem cells and development. 2009,18:683-692.
10. Gholamrezanezhad A., Mirpour S., Bagheri M., Mohamadnejad M., Alimoghaddam K., Abdolahzadeh L., et al. In vivo tracking of 111In-oxine labeled mesenchymal stem cells following infusion in patients with advanced cirrhosis // Nuclear medicine and biology 2011,38:961-967.
11. Giannoudis P., Tzioupis C., Almalki T., Buckley R. Fracture healing in osteoporotic fractures: is it really different? A basic science perspective // Injury. 2007,38 Suppl 1:S90-99.
12. Guan M., Yao W., Liu R., Lam K.S., Nolta J., Jia J., et al. Directing mesenchymal stem cells to bone to augment bone formation and increase bone mass // Nature medicine. 2012,18:456-462.
13. Hernlund E., Svedbom A., Ivergård M., Compston J., Cooper C., Stenmark J., et al. Osteoporosis in the European Union: medical management, epidemiology and economic burden: A report prepared in collaboration with the International Osteoporosis Foundation (IOF) and the European Federation of Pharmaceutical Industry Associations (EFPIA) // Archives of Osteoporosis. 2013,8:136.
14. Huang S., Xu L., Zhang Y., Sun Y., Li G. Systemic and Local Administration of Allogeneic Bone Marrow-Derived Mesenchymal Stem Cells Promotes Fracture Healing in Rats // Cell Transplant. 2015,24:2643-2655
15. Ja K. WHO Technical Report. In. University of Sheffield, UK; 2007. pp. 66.
16. James R., Deng M., Laurencin C.T., Kumbar. S.G. Nanocomposites and bone regeneration // Frontiers of Materials Science. 2011,5:342-357.
17. Jeon O.H., Elisseeff J. Orthopedic tissue regeneration: cells, scaffolds, and small molecules // Drug Deliv Transl Res. 2015: 105-20
18. Johnell O., Kanis J.A. An estimate of the worldwide prevalence and disability associated with osteoporotic fractures // Osteoporos Int 2006,17:1726-1733.
19. Kamrani R.S., Mehrpour S.R., Sorbi R., Aghamirsalim M., Farhadi L. Treatment of nonunion of the forearm bones with posterior interosseous bone flap // J Orthop Sci. 2013,18:563-568.
20. Kidd S., Spaeth E., Dembinski J.L., Dietrich M., Watson K., Klopp A., et al. Direct evidence of mesenchymal stem cell tropism for tumor and wounding microenvironments using in vivo bioluminescent imaging // Stem cells. 2009,27:2614-2623.
21. Ma S., Xie N., Li W., Yuan B., Shi Y., Wang Y. Immunobiology of mesenchymal stem cells // Cell death and differentiation. 2014,21:216-225.
22. Nakase T., Fujii M., Myoui A., Tamai N., Hayaishi Y., Ueda T., et al. Use of hydroxyapatite ceramics for treatment of nonunited osseous defect after open fracture of lower limbs // Arch Orthop Trauma Surg. 2009,129:1539-1547.
23. Nystedt J., Anderson H., Tikkanen J., Pietila M., Hirvonen T., Takalo R., et al. Cell surface structures influence lung clearance rate of systemically infused mesenchymal stromal cells // Stem cells 2013,31:317-326.
24. Olzhayev F., Tsoy A., Umbayev B., Askarova S. Cell therapy approach for correction of osteoporosis-associated fractures using adipose-derived mesenchymal stem cells functionalized with osteophilic polymer // Experimental biology and medicine. 2018,77:58-72.
25. Schrepfer S., Deuse T., Reichenspurner H., Fischbein M.P., Robbins R.C., Pelletier M.P. Stem cell transplantation: the lung barrier // Transplantation proceedings. 2007, 39:573-576.
26. Sarkar D., Spencer J.A., Phillips J.A., Zhao W., Schafer S., Spelke D.P., et al. Engineered cell homing // Blood. 2011,118:e184-191.
27. Sasaki M., Abe R., Fujita Y., Ando S., Inokuma D., Shimizu H. Mesenchymal stem cells are recruited into wounded skin and contribute to wound repair by transdifferentiation into multiple skin cell type // Journal of immunology. 2008,180:2581-2587.
28. Singh J., Onimowo J.O., Khan W.S. Bone marrow derived stem cells in trauma and orthopaedics: a review of the current trend // Curr Stem Cell Res Ther. 2014,10: 37-42
29. Tasso R., Ulivi V., Reverberi D., Lo S.C., Descalzi F., Cancedda R. In vivo implanted bone marrow-derived mesenchymal stem cells trigger a cascade of cellular events leading to the formation of an ectopic bone regenerative niche // Stem Cells Dev. 2013,22: 3178-91
30. Teitelbaum S.L. Stem cells and osteoporosis therapy // Cell Stem Cell. 2010,7:553-554.
31. Wells G., Cranney A., Peterson J., Boucher M., Shea B., Robinson V., et al. Risedronate for the primary and secondary prevention of osteoporotic fractures in postmenopausal women // Cochrane Database Syst Rev. 2008:Cd004523.
32. Yamada Y., Boo J.S., Ozawa R., Nagasaka T., Okazaki Y., Hata K., et al. Bone regeneration following injection of mesenchymal stem cells and fibrin glue with a biodegradable scaffold // J Craniomaxillofac Surg. 2003,31:27-33.
33. Yao W., Lane N.E. Targeted delivery of mesenchymal stem cells to the bone // Bone. 2015,70:62-65.
34. Zhang L., Chan C. Isolation and enrichment of rat mesenchymal stem cells (MSCs) and separation of single-colony derived MSCs. J Vis Exp 2010, 37:1852
Көрген адамдардың саны: 274
Мақалалар санаты:
Біртума зерттеулер
Библиографиялық сілтемелер
Сафарова (Янцен) Ю.И., Олжаев Ф.С., Умбаев Б.А., Еркебаева А.С., Каренкина А.С., Котов И.В., Russell A.J., Аскарова Ш.Н. Перспективные подходы лечения низкоэнергических травматических повреждений костной ткани с использованием методов биоинженерии и клеточной терапии // Наука и Здравоохранение. 2019. 5 (Т.21). С. 68-80.Ұқсас жариялымдар:
РАДИОЛОГИЯДА ЖАЛПЫ ТРУНКУС АРТЕРИОЗЫН ЗЕРТТЕУДІҢ ДИАГНОСТИКАЛЫҚ ӘДІСТЕРІ
МЕХАНИКАЛЫҚ САРҒАЮ ОПЕРАЦИЯСЫ КЕЗІНДЕ КОАГУЛОПАТИЯЛЫҚ ҚАН КЕТУДІҢ АЛДЫН АЛУ ӘДІСІ
ТҮЙІРШІКТЕЛГЕН ІРІҢДІ ЖАРАЛАРДЫ АУТОТЕРІЖАМАУМЕН ЕМДЕУДІҢ ОҢТАЙЛАНДЫРУ НӘТИЖЕЛЕРІ
ЖУАН ІШЕК ПЕН АНОРЕКТАЛДЫ АЙМАҚҚА ОПЕРАЦИЯ ЖАСАҒАН БАЛАЛАРДЫ РЕАБИЛИТАЦИЯЛАУ НЕГІЗДЕРІ
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНДАҒЫ 2013-2022 ЖЫЛДАРҒА АРНАЛҒАН ӨМІРІНІҢ БІРІНШІ ЖЫЛЫНДАҒЫ БАЛАЛАРДЫҢ ДЕНСАУЛЫҚ КӨРСЕТКІШТЕРІ