Разработка биоартифициальной стенки влагалища: in vitro стадия

DOI: https://dx.doi.org/10.18565/aig.2018.5.70-77

31.05.2018
144

ФГБУ Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова Минздрава России, Москва; ФГБНУ Научно-исследовательский институт морфологии человека, Москва, Россия; Курчатовский комплекс НБИКС-технологий НИЦ Курчатовский институт, Москва, Россия; ГБОУ ВПО Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова, Москва; ФГАОУ ВО Российский университет дружбы народов, Москва

Цель исследования. Получение тканеинженерной конструкции на основе нетканого поликапролактонового носителя, эпителиальных и стромальных клеток человека для создания искусственного влагалища.
Материал и методы. Волокнистый материал на основе поликапролактона получали методом электроформования. Для заселения стромальными клетками всей толщи тканеинженерной конструкции использовали капиллярный метод, для заселения эпителиальными клетками влагалища поверхностного слоя конструкции – статичный метод.
Результаты. Эпителиальные клетки влагалища экспрессировали EpCAM и p63, стромальные клетки экспрессировали виментин и гладкомышечный актин. После заселения стромальные клетки были равномерно распределены в матриксе толщиной 1,5 мм; эпителиальные клетки располагались плотным пластом на внутренней поверхности конструкции, погружаясь на глубину 88,9±32,5 мкм.
Заключение. Полученная тканеинженерная конструкция близка по своей архитектонике и клеточному составу нативному влагалищу.

Первая попытка реконструкции влагалища была предпринята двести лет назад, в 1817 году, когда французский хирург Гийом Дюпюитрен (фр. Guillaume Dupuytren) впервые провел операцию пациентке с агенезией мюллеровых протоков [1]. В настоящее время хирургический кольпопоэз выполняют, прежде всего, при врожденной аплазии влагалища и матки – синдроме Майера–Рокитанского–Кюстнера–Мюллера–Хаусера, частота которого составляет 1 случай на 4000–5000 новорожденных девочек. Также операция может быть показана пациенткам с травматическим повреждением влагалища или его удалением в результате онкологических заболеваний [2].

За прошедшее время было разработано около двадцати методов кольпопоэза, в том числе с использованием аутотканей – тазовой брюшины, кожи, сигмовидной кишки и др. Данные операции являются травматичными, обладают высоким риском возникновения осложнений в послеоперационном периоде (рубцовые изменения влагалища, слизистые выделения, кровотечение, болевой синдром) и не всегда сопровождаются выраженным и продолжительным эффектом [2, 3].

В литературе также описаны результаты исследований с использованием аллогенных и ксеногенных материалов – децеллюляризированной амниотической мембраны, дермы, подслизистой оболочки тонкой кишки, матрикса влагалища [3, 4]. К несомненным достоинствам данных биоматериалов следует отнести их высокую биосовместимость, к недостаткам – значительное снижение механической прочности ткани после трансплантации, структурное и функциональное несоответствие ткани влагалища, опасность переноса вирусных и прионных заболеваний, отсутствие стандартизации вследствие использования различных протоколов децеллюляризации и высокую стоимость [5].

Развитие тканевой инженерии позволило значительно расширить возможности создания артифициальных органов, в том числе и влагалища. Пионером в этой области является Энтони Атала (Anthony Atala), под чьим руководством еще в 2003 году было создано искусственное влагалище на основе полигликолидного матрикса, заселенного эпителиальными и гладкомышечными клетками влагалища кролика [6]. В 2014 году были опубликованы результаты пилотного клинического исследования с использованием аутогенных клеток человека [7]. Важно заметить, что в данном исследовании в качестве носителя была использована подслизистая оболочка тонкой кишки свиньи, а не полигликолидный матрикс. Возможно, эта замена связана со слишком быстрым сроком резорбции полигликолидного матрикса in vivo и несоответствием его структуры строению нативной ткани, что оставляет открытым вопрос о выборе оптимального носителя для инженерии влагалища.

С нашей точки зрения перспективным материалом для тканевой инженерии влагалища может стать поликапролактон, биосовместимый и недорогой синтетический полимер, срок резорбции которого в организме значительно превышает показатели других алифатических полиэфиров – полилактидов и полигликолидов. С помощью технологии электроформования (электроспиннинга) из поликапролактона можно изготовить волокнистый материал с заданными структурными и биомеханическими свойствами, максимально близкими к матриксу нативной ткани [8]. Продемонстрирована возможность использования такого материала для тканевой инженерии объемных дермальных эквивалентов [9], кровеносных сосудов [10], связок [11] и других органов. Первым этапом всех подобных исследований является моделирование артифициального о...

Список литературы

1. Goldwyn R.M. History of attempts to form a vagina. Plast. Reconstr. Surg. 1977; 59(3): 319-29.

2. Кулаков В.И., Савельева Г.М., Манухин И.Б., ред. Гинекология. Национальное руководство. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2009. 1150с.

3. Zhu L., Zhou H., Sun Z., Lou W., Lang J. Anatomic and sexual outcomes after vaginoplasty using tissue-engineered biomaterial graft in patients with Mayer-Rokitansky-Küster-Hauser syndrome: a new minimally invasive and effective surgery. J. Sex. Med. 2013; 10(6): 1652-8. doi: 10.1111/jsm.12143.

4. Zhang J.K., Du R.X., Zhang L., Li Y.N., Zhang M.L., Zhao S. et al. A new material for tissue engineered vagina reconstruction: Acellular porcine vagina matrix. J. Biomed. Mater. Res. A. 2017; 105(7): 1949-59. doi: 10.1002/jbm.a.36066.

5. De Filippo R.E., Bishop C.E., Filho L.F., Yoo J.J., Atala A. Tissue engineering a complete vaginal replacement from a small biopsy of autologous tissue. Transplantation. 2008; 86(2): 208-14. doi: 10.1097/TP.0b013e31817f1686.

6. De Filippo R.E., Yoo J.J., Atala A. Engineering of vaginal tissue in vivo. Tissue Eng. 2003; 9(2): 301-6. doi: 10.1089/107632703764664765.

7. Raya-Rivera A.M., Esquiliano D., Fierro-Pastrana R., López-Bayghen E., Valencia P., Ordorica-Flores R. et al. Tissue-engineered autologous vaginal organs in patients: a pilot cohort study. Lancet. 2014; 384(9940): 329-36. doi: 10.1016/S0140-6736(14)60542-0.

8. Rim N.G., Shin C.S., Shin H. Current approaches to electrospun nanofibers for tissue engineering. Biomed. Mater. 2013; 8(1): 014102.

9. Сытина Е.В., Тенчурин Т.Х., Рудяк С.Г., Сапрыкин В.П., Романова О.А., Орехов А.С., Васильев А.Л., Алексеев А.А., Чвалун С.Н., Пальцев М.А., Пантелеев А.А. Сравнительная оценка биосовместимости полимерных матриксов, полученных путем электроформования, и их использование для создания объемных дермальных эквивалентов. Молекулярная медицина. 2014; 6: 38-47.

10. Strobel H.A., Calamari E.L., Beliveau A., Jain A., Rolle M.W. Fabrication and characterization of electrospun polycaprolactone and gelatin composite cuffs for tissue engineered blood vessels. J. Biomed. Mater. Res. B Appl. Biomater. 2018; 106(2): 817-26. doi: 10.1002/jbm.b.33871.

11. Vaquette C., Sudheesh Kumar P.T., Petcu E.B., Ivanovski S. Combining electrospinning and cell sheet technology for the development of a multiscale tissue engineered ligament construct (TELC). J. Biomed. Mater. Res. B Appl. Biomater. 2018; 106( 1): 399-409. doi: 10.1002/jbm.b.33828.

12. Арутюнян И.В., Тенчурин Т.Х., Кананыхина Е.Ю., Черников В.П., Васюкова О.А., Ельчанинов А.В., Макаров А.В., Коршунов А.А., Буров А.А., Подуровская Ю.Л., Чупрынин В.Д., Уварова Е.В., Дегтярев Д.Н., Шепелев А.Д., Мамагулашвили В.Г., Камышинский Р.А., Крашенинников С.В., Чвалун С.Н., Фатхудинов Т.Х. Нетканые материалы на основе поликапролактона для тканевой инженерии: выбор структуры и способа заселения. Гены и клетки. 2017; 12(1): 62-71.

13. Miessen K., Einspanier R., Schoen J. Establishment and characterization of a differentiated epithelial cell culture model derived from the porcine cervix uteri. BMC Vet. Res. 2012; 8: 31. doi: 10.1186/1746-6148-8-31.

14. van Eyk A.D., van der Bijl P. The culture of human buccal and vaginal epithelial cells for permeability studies. SADJ. 1998; 53(11): 497-503.

15. Kurita T. Normal and abnormal epithelial differentiation in the female reproductive tract. Differentiation. 2011; 82(3): 117-26. doi: 10.1016/j.diff.2011.04.008.

16. Priya C.G., Arpitha P., Vaishali S., Prajna N.V., Usha K., Sheetal K. et al. Adult human buccal epithelial stem cells: identification, ex-vivo expansion, and transplantation for corneal surface reconstruction. Eye (Lond). 2011; 25(12): 1641-9. doi: 10.1038/eye.2011.230.

17. Kim J., Piao Y., Pak Y.K., Chung D., Han Y.M., Hong J.S. et al. Umbilical cord mesenchymal stromal cells affected by gestational diabetes mellitus display premature aging and mitochondrial dysfunction. Stem Cells Dev. 2015; 24(5): 575-86. doi: 10.1089/scd.2014.0349.

18. Migliaresi С., Motta A., eds. Scaffolds for tissue engineering - biological design, materials, and fabrication. Singapore: Pan Stanford Publishing; 2014. 680p. doi: 10.4032/9789814463218.

19. Антонова Л.В., Насонова М.В., Кудрявцева Ю.А., Головкин А.С. Возможности использования полиоксиалканоатов и поликапролактона в качестве сополимерной основы для создания тканеинженерных конструкций в сердечно-сосудистой хирургии. Бюллетень сибирской медицины. 2012; 11(1): 128-34.

20. Shi L., Ronfard V. Biochemical and biomechanical characterization of porcine small intestinal submucosa (SIS): a mini review. Int. J. Burns Trauma. 2013; 3(4): 173-9.

21. Badylak S.F., Freytes D.O., Gilbert T.W. Extracellular matrix as a biological scaffold material: structure and function. Acta Biomater. 2009; 5(1): 1-13. doi: 10.1016/j.actbio.2008.09.013.

Поступила 25.08.2017

Принята в печать 22.09.2017

Об авторах / Для корреспонденции

Арутюнян Ирина Владимировна, к.б.н., научный сотрудник лаборатории регенеративной медицины ФГБУ НМИЦ АГП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России, научный сотрудник лаборатории роста и развития ФГБНУ НИИМЧ.
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (926) 147-44-30. E-mail: labrosta@yandex.ru. ORCID iD 0000-0002-4344-8943
Тенчурин Тимур Хасянович, к.х.н., научный сотрудник лаборатории полимерных материалов Курчатовского комплекса НБИКС-технологий НИЦ
«Курчатовский институт».
Адрес: 123182, Россия, Москва, пл. Академика Курчатова, д. 1. Телефон: 8 (926) 528-32-37. E-mail: tenchurin.timur@mail.ru. ORCID iD 0000-0003-1000-6003
Григорьев Тимофей Евгеньевич, к.ф.-м.н., начальник отдела нанобиоматериалов и структур Курчатовского комплекса НБИКС-технологий НИЦ «Курчатовский институт». Адрес: 123182, Россия, Москва, пл. Академика Курчатова, д. 1. Телефон: 8 (926) 560-20-00. E-mail: timgrigo@yandex.ru.
Макаров Андрей Витальевич, к.м.н., с.н.с. лаборатории регенеративной медицины ФГБУ НМИЦ АГП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России, доцент кафедры гистологии ГБОУ ВПО РНИМУт им. Н.И. Пирогова.
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (903) 256-34-04. E-mail: anvitmak@yandex.ru. ORCID iD 0000-0003-2133-2293
Коршунов Алексей Александрович, врач акушер-гинеколог отделения комбинированных и комплексных методов лечения гинекологических заболеваний
ФГБУ НМИЦ АГП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России.
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (495) 438-09-88. E-mail: a_korshunov@oparina4.ru
Ельчанинов Андрей Владимирович, к.м.н., с.н.с. лаборатории регенеративной медицины ФГБУ НМИЦ АГП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России,
с.н.с. лаборатории роста и развития ФГБНУ НИИМЧ.
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (916) 888-52-92. E-mail: elchandrey@yandex.ru. ORCID iD 0000-0002-2392-4439
Кананыхина Евгения Юрьевна, м.н.с. лаборатории регенеративной медицины ФГБУ НМИЦ АГП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России,
аспирант ФГБНУ НИИМЧ.
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (925) 884-28-00. E-mail: e.kananykhina@gmail.com. ORCID iD 0000-0002-9779-2918
Лохонина Анастасия Вячеславовна, м.н.с. лаборатории регенеративной медицины ФГБУ НМИЦ АГП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России.
Адрес: 117437, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон 8 (910) 431-66-76. E-mail: nastya.serbsky@gmail.com. Orcid ID: 0000-0001-8077-2307
Васюкова Олеся Александровна, исполнитель Соглашения с Минобрнауки РФ 14.613.21.0008 от 22.08.2014 ФГБУ НМИЦ АГП им. академика В.И. Кулакова
Минздрава России, м.н.с. лаборатории роста и развития ФГБНУ НИИМЧ.
Адрес: 117418, Россия, Москва, ул. Цюрупы, д. 3. Телефон: 8 (963) 997-26-79. E-mail: olesya.vasyukova.rnrmu@gmail.com. ORCID iD 0000-0001-6068-7009
Уварова Елена Витальевна, д.м.н., профессор, зав. 2-м гинекологическим отделением (гинекологии детского и юношеского возраста) ФГБУ НМИЦ АГП
им. академика В.И. Кулакова Минздрава России, президент Межрегиональной общественной организации «Объединение детских и подростковых гинекологов».
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (495) 438-85-42. E-mail: elena-uvarova@yandex.ru
Чупрынин Владимир Дмитриевич, к.м.н., зав. хирургическим отделением ФГБУ НМИЦ АГП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России.
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (495) 438-85-08. E-mail: v_chuprinin@oparina4.ru
Шепелев Алексей Дмитриевич, к.х.н., инженер-исследователь лаборатории биосовместимых матриксов Курчатовского комплекса НБИКС-технологий НИЦ «Курчатовский институт».
Адрес: 123182 Россия, Москва, пл. Академика Курчатова, д. 1. Телефон: 8 (916) 316-62-15. E-mail: shepelev_alexey@mail.ru. ORCID iD 0000-0003-1997-967X
Мамагулашвили Виссарион Георгиевич, к.х.н., инженер-исследователь лаборатории биосовместимых матриксов Курчатовского комплекса НБИКС-технологий
НИЦ «Курчатовский институт».
Адрес: 123182 Россия, Москва, пл. Академика Курчатова, д. 1. Телефон: 8 (962) 915-89-54. E-mail: beso52@mail.ru. ORCID iD 0000-0003-1439-1535
Чвалун Сергей Николаевич, д.х.н., профессор, заместитель директора по научной работе НИЦ «Курчатовский Институт».
Адрес: 123182 Россия, Москва, пл. Академика Курчатова, д. 1. Телефон: 8 (916) 610-29-08. E-mail: s-chvalun@yandex.ru
Фатхудинов Тимур Хайсамудинович, д.м.н., зав. лабораторией регенеративной медицины ФГБУ НМИЦ АГП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России,
профессор кафедры гистологии, цитологии и эмбриологии медицинского института РУДН.
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (903) 256-11-57. E-mail: tfat@yandex.ru. ORCID iD 0000-0002-6498-5764

Для цитирования: Арутюнян И.В., Тенчурин Т.Х., Григорьев Т.Е., Макаров А.В.,
Коршунов А.А., Ельчанинов А.В., Кананыхина Е.Ю., Лохонина А.В., Васюкова О.А., Уварова Е.В., Чупрынин В.Д., Шепелев А.Д., Мамагулашвили В.Г.,
Чвалун С.Н., Фатхудинов Т.Х. Разработка биоартифициальной стенки влагалища:
in vitro стадия. Акушерство и гинекология. 2018; 5: 70-7.
https://dx.doi.org/10.18565/aig.2018.5.70-77

Полный текст публикаций доступен только подписчикам

Нет комментариев

Комментариев: 0

Вы не можете оставлять комментарии
Пожалуйста, авторизуйтесь