[go: up one dir, main page]

RU2530622C2 - Biotransplant for recovery of bone tissue volume in case of degenerative diseases and traumatic injuries of bones and method of obtaining thereof - Google Patents

Biotransplant for recovery of bone tissue volume in case of degenerative diseases and traumatic injuries of bones and method of obtaining thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2530622C2
RU2530622C2 RU2012107674/15A RU2012107674A RU2530622C2 RU 2530622 C2 RU2530622 C2 RU 2530622C2 RU 2012107674/15 A RU2012107674/15 A RU 2012107674/15A RU 2012107674 A RU2012107674 A RU 2012107674A RU 2530622 C2 RU2530622 C2 RU 2530622C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cells
bone tissue
bone
patient
carrier
Prior art date
Application number
RU2012107674/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012107674A (en
Inventor
Ирина Юрьевна Чаусская
Алексей Юрьевич Дробышев
Елена Викторовна Парфенова
Всеволод Арсеньевич Ткачук
Ксения Андреевна Рубина
Наталья Игоревна Калинина
Вероника Юрьевна Сысоева
Ольга Александровна Григорьева
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ)
Общество с ограниченной ответственной "Генная и клеточная терапия"
Ирина Юрьевна Чаусская
Алексей Юрьевич Дробышев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ), Общество с ограниченной ответственной "Генная и клеточная терапия", Ирина Юрьевна Чаусская, Алексей Юрьевич Дробышев filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ)
Priority to RU2012107674/15A priority Critical patent/RU2530622C2/en
Publication of RU2012107674A publication Critical patent/RU2012107674A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2530622C2 publication Critical patent/RU2530622C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention relates to the field of medicine, namely to cell transplantology for the regeneration of a bone tissue in surgical treatment of destructive, degenerative-dystrophic, traumatic or congenital affections of the bone tissue. A biotransplant contains a mixture of autologous multipotent mesenchymal stromal cells, cultivated in standard conditions, and multipotent mesenchymal stromal cells, differentiated in the osteogenic direction, taken in a weight ratio of 1:1 and in quantity of 107 cells per 1 g of the weight of a matrix-carrier, which has in the basis of its structure a collagen-mineral complex, identical in the composition to natural bone material. A method of the biotransplant obtaining is based on the application of the culture medium AdvanceSTEMTM/Antibiotic/Antimycotic Solution 100x with an addition of 10% of autologous serum of the patient's blood.
EFFECT: technical result of the invention consists in the provision of active angiogenesis with the formation of small capillaries, medium and large mature vessels in a young bone tissue together with the preservation of its osteoinductive properties; elimination of a risk of the immune response and an infection transmission caused by the application of embryonic calf serum; reduction of terms of the bone tissue recovery and its vascularisation.
2 cl, 2 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области медицины, а именно к клеточным трансплантатам для регенерации костной ткани при хирургическом лечении деструктивных, дегенеративно-дистрофических, травматических или врожденных поражений костной ткани. The invention relates to medicine, namely to cell transplants for bone tissue regeneration in the surgical treatment of destructive, degenerative-dystrophic, traumatic or congenital bone tissue lesions.

В ряде случаев заболевания или пороки развития приводят к стойкой потере костной ткани в связи с развитием различных патологических процессов [Григорьян А.С., Топоркова А.В. Проблемы интеграции имплантатов в костную ткань (теоретические аспекты). - М.: Техносфера, 2007, - 130 с.].In some cases, diseases or malformations lead to permanent loss of bone tissue in connection with the development of various pathological processes [Grigoryan A.S., Toporkova A.V. Problems of integration of implants into bone tissue (theoretical aspects). - M .: Technosphere, 2007, - 130 p.].

Хирургическое лечение дефицита и дефектов костной ткани направлено на восстановление утраченных тканей в их оригинальной гистоархитектонике и функции. В настоящее время в широкой клинической практике распространены имплантационные материалы для направленной костной регенерации. Эффективность восстановления костной ткани в таком случае при хирургическом лечении главным образом зависит от свойств имплантационных материалов, которыми замещается дефект.Surgical treatment of bone deficiency and defects is aimed at restoring lost tissue in its original histoarchitectonics and function. Currently, implant materials for targeted bone regeneration are widespread in widespread clinical practice. The effectiveness of bone restoration in this case during surgical treatment mainly depends on the properties of implant materials, which replace the defect.

Известны материалы для имплантации в ткани на основе резорбируемых и нерезорбируемых остеоиндуктивных веществ, которые могут быть минерального или биологического происхождения. Так, известна имплантация в поднадкостничную область материалов на основе коллагена, содержащих костный порошок гидроксиапатитов, трикальций-фосфатов с применением лекарственных средств - гликозамингликанов [RU 2159101 C1, 25.03.99].Known materials for implantation in tissues based on resorbable and non-resorbable osteoinductive substances, which may be of mineral or biological origin. Thus, implantation in the subperiosteal region of collagen-based materials containing bone powder of hydroxyapatites, tricalcium phosphates using drugs - glycosaminoglycans [RU 2159101 C1, 25.03.99] is known.

Известен биосовместимый материал для стоматологии, включающий неорганические соли, коллаген, сульфатированные гликозамингликаны и воду [RU 2155024 C1, 25.11.2000].Known biocompatible material for dentistry, including inorganic salts, collagen, sulfated glycosaminoglycans and water [RU 2155024 C1, 11.25.2000].

Также широко используются различные виды костных ауто-, алло- и ксенотрансплантатов. Известно использование различного вида культур клеток, чаще фибробластов, в качестве оптимизаторов раневого заживления в хирургической пародонтологии [Fang В, Song Y, Lin Q, Zhang Y, Cao Y, Zhao R C, Ma Y. Human adipose tissue-derived mesenchymal stromal cells as salvage therapy for treatment of severe refractory acute graft-vs.-host disease in two children. Pediatr Transplant. 2007 Nov; 11(7):814-7]. Известно имплантирование культуры постнатальных фибробластов, доставляемых в область костного дефекта на носителе - синтетическом гидроксиапатите или на твердой мозговой оболочке эмбриона человека [RU 2210352 C1, 20.08.2003].Various types of bone auto, allo, and xenografts are also widely used. It is known to use various types of cell cultures, often fibroblasts, as optimizers for wound healing in surgical periodontics [Fang B, Song Y, Lin Q, Zhang Y, Cao Y, Zhao RC, Ma Y. Human adipose tissue-derived mesenchymal stromal cells as salvage therapy for treatment of severe refractory acute graft-vs.-host disease in two children. Pediatr Transplant. 2007 Nov; 11 (7): 814-7]. It is known to implant a culture of postnatal fibroblasts delivered to the area of a bone defect on a carrier - synthetic hydroxyapatite or on the dura mater of a human embryo [RU 2210352 C1, 08.20.2003].

Известно применение биологического протеза на основе коллагена для устранения дефекта костной ткани, причем в качестве основы используют гемостатическую коллагеновую губку, на которую наносят аутогенный костный мозг и пропитывают ее эстрогеном в дозе 0,5 мг/кг [RU 2055535 C1, 10.03.1996].It is known to use a collagen-based biological prosthesis to repair a bone defect, moreover, a hemostatic collagen sponge is used as a base on which autologous bone marrow is applied and impregnated with estrogen in a dose of 0.5 mg / kg [RU 2055535 C1, 03/10/1996].

Недостатки указанных выше имплантатов обусловлены низкой эффективностью (ограниченные показания к применению), возможными побочными эффектами. Отмечается прямая зависимость эффективности таких имплантатов от типа дефекта, например костей свода черепа или длинных трубчатых костей, поскольку первые не способны к самостоятельной регенерации вообще, а стимуляция регенерации в последних возможна только при небольших дефектах, имеющих хотя бы 3 опорные стенки [Stosich M S, Mao J J. Adipose tissue engineering from human adult stem cells: clinical implications in plastic and reconstructive surgery. Plast Reconstr Surg. 2007 Jan; 119(1):71-83].The disadvantages of the above implants are due to low efficiency (limited indications for use), possible side effects. There is a direct correlation between the effectiveness of such implants and the type of defect, for example, cranial bones or long tubular bones, since the former are not capable of independent regeneration at all, and stimulation of regeneration in the latter is possible only with small defects with at least 3 supporting walls [Stosich MS, Mao J J. Adipose tissue engineering from human adult stem cells: clinical implications in plastic and reconstructive surgery. Plast Reconstr Surg. 2007 Jan; 119 (1): 71-83].

Использование аутотрансплантатов всегда сопровождается дополнительным операционным полем для его забора и не гарантирует приживаемость в трансплантационном ложе.The use of autografts is always accompanied by an additional surgical field for its collection and does not guarantee survival in the transplant bed.

Известен материал на основе композиции, включающей фибробласты в составе гидроксиапатита [RU 2210352 C1, 20.08.2003]. Использование фибробластов позволяет повысить лечебный эффект за счет стимулирующей активности клеточного компонента, способствующего сокращению сроков заживления раневой поверхности, снижению выраженности постоперационной рецессии десны и обеспечению увеличения сроков ремиссии хронического заболевания. Однако использование гидроксиапатита в качестве носителя имеет недостатки, указанные выше, что обуславливает рецидив заболевания в значительном проценте случаев, а также сопровождается снижением прочности вновь образованной кости к механическим нагрузкам. Кроме того, клеточный компонент конструкции материала используется с недостаточной эффективностью, что обусловлено короткими сроками хранения данной композиции (3-4 суток) [Lendeckel S, Jödicke A, Christophis P, Heidinger K, Wolff J, Fraser J K, Hedrick M H, Berthold L, Howaldt H P. Autologous stem cells (adipose) and fibrin glue used to treat widespread traumatic calvarial defects: case report. J Craniomaxillofac Surg. 2004 Dec; 32(6):370-3]. Таким образом, такая конструкция материала не является оптимальной для поддержания клеток в жизнеспособном состоянии в течение длительного времени, что ограничивает ее широкое применение в клинической практике.Known material based on a composition comprising fibroblasts in the composition of hydroxyapatite [RU 2210352 C1, 08/20/2003]. The use of fibroblasts improves the therapeutic effect due to the stimulating activity of the cellular component, which helps to reduce the healing time of the wound surface, reduce the severity of postoperative gum recession and increase the duration of remission of a chronic disease. However, the use of hydroxyapatite as a carrier has the disadvantages indicated above, which causes a relapse of the disease in a significant percentage of cases, and is also accompanied by a decrease in the strength of the newly formed bone to mechanical stress. In addition, the cellular component of the material construction is used with insufficient efficiency due to the short shelf life of this composition (3-4 days) [Lendeckel S, Jödicke A, Christophis P, Heidinger K, Wolff J, Fraser JK, Hedrick MH, Berthold L, Howaldt H P. Autologous stem cells (adipose) and fibrin glue used to treat widespread traumatic calvarial defects: case report. J Craniomaxillofac Surg. 2004 Dec; 32 (6): 370-3]. Thus, this material design is not optimal for maintaining cells in a viable state for a long time, which limits its widespread use in clinical practice.

Известна биоинженерная конструкция для закрытия костных дефектов с восстановлением в них костной ткани [RU 2416434 С1, 20.04.2011], представляющая собой гибридный имплантат в виде пористой мембраны из политетрафторэтилена с многофункциональным биосовместимым нерезорбируемым покрытием (МБНП), легированным элементами M-Ca-P-C-O-N или M-Ca-C-O-N, где М - металл, выбранный из ряда Ti, Zr, Hf, Nb, Та, на поверхности которого пассированы аутогенные или аллогенные стромальные клетки, выделенные из жировой ткани или костного мозга. Недостатком является использование сыворотки крови животных для культивирования клеток, что может привести к иммунному ответу и опасности переноса инфекции. Known bioengineered design for closing bone defects with restoration of bone tissue [RU 2416434 C1, 04/20/2011], which is a hybrid implant in the form of a porous polytetrafluoroethylene membrane with a multifunctional biocompatible non-resorbable coating (MBNP) doped with M-Ca-PCON or M-Ca-CON, where M is a metal selected from the series Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, on the surface of which autologous or allogeneic stromal cells isolated from adipose tissue or bone marrow are passaged. The disadvantage is the use of animal blood serum for cell cultivation, which can lead to an immune response and the risk of infection transmission.

Известен биотрансплантат для лечения дегенеративных и травматических заболеваний костной ткани челюстно-лицевой области [RU 2380105 С1, 27.01.2010], характеризующийся тем, что содержит аутологичные или донорские мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки (ММСК) из костного мозга или жировой ткани взрослых доноров, которые распределены в фибриновом сгустке в концентрации 5-7 млн клеток в 1 мл, представляющем собой полимеризованную обогащенную тромбоцитами плазму крови пациента, и матрицу-носитель, имеющую в основе своей структуры коллаген-минеральный комплекс, идентичный по составу натуральному костному материалу, или биосовместимый полимер. Этот биотрансплантат выбран за прототип в части объекта «вещество». Недостатком является недостаточная эффективность восстановления костной ткани, а также существует риск инфицирования прионами и возникновения иммунного ответа у пациента из-за использования эмбриональной телячьей сыворотки в составе культуральной среды.Known biotransplant for the treatment of degenerative and traumatic diseases of the bone tissue of the maxillofacial region [RU 2380105 C1, 01/27/2010], characterized in that it contains autologous or donor multipotent mesenchymal stromal cells (MMSCs) from bone marrow or adipose tissue of adult donors that are distributed in a fibrin clot at a concentration of 5-7 million cells per 1 ml, which is a polymerized platelet-rich plasma of the patient’s blood, and a carrier matrix, which has collagen a mineral complex identical in composition to natural bone material, or a biocompatible polymer. This biograft is selected for the prototype in the part of the “substance” object. The disadvantage is the insufficient efficiency of bone tissue restoration, and there is a risk of infection with prions and the occurrence of an immune response in a patient due to the use of fetal calf serum in the culture medium.

Известен способ получения биоинженерной конструкции, заключающийся в том, что выделяют стромальные клетки из жировой ткани или костного мозга реципиента, в том числе клетки-предшественники, способные дифференцироваться в остеогенном направлении, с последующим культивированием и получением клеточной популяции, которое включает последовательно: промывку ткани в солевом растворе с антибиотиками, измельчение ткани, инкубирование в растворе 0,1% коллагеназы при 37°С и постоянном перемешивании в течение 90 мин, ингибирование выделенного фермента добавлением 10%-ной фетальной телячьей сыворотки (ФТС), отделение зрелых адипоцитов центрифугированием при 300 g в течение 10 мин, отмывку полученного клеточного осадка от фермента в среде DMEM (Sigma), содержащей 10% ФТС, фильтрование полученной суспензии клеток через нейлоновый фильтр и ее отделение центрифугированием при 400 g в течение 30 мин при комнатной температуре, тройную отмывку полученной фракции мононуклеарных клеток в виде суспензии в среде DMEM, при этом культуры клеток культивируют до первого пассирования в среде DMEM, содержащей 20% сыворотки, затем в среде DMEM, содержащей 10% ФТС, после чего культуры СКЖТ пассируют на поверхность МБНП гибридного имплантата, представляющего собой пористую мембрану из политетрафторэтилена с размерами пор 200-500 мкм, при этом МБНП легировано элементами M-Ca-P-C-O-N или M-Ca-C-O-N, где М - металл, выбранный из ряда Ti, Zr, Hf, Nb, Та, через 24 ч после пассирования поверхности МБНП среду культивирования меняют на остеогенную и проводят остеогенную стимуляцию с использованием следующего состава: среда DMEM, 10% ФТС, 0,01 мкМ 1,25-дигидроксивитамин D3 (Sigma), 50 мкМ аскорбат-2-фосфат (Sigma), 10 мМ b-глицерофосфат (Sigma), при смене среды каждые 3 суток, затем клетки культивируют в индукционной среде в течение 14 дней, после чего полученную биоинженерную конструкцию используют по назначению [RU 2416434 С1, 20.04.2011]. There is a method of obtaining a bioengineered design, which consists in the fact that stromal cells are isolated from the adipose tissue or bone marrow of the recipient, including progenitor cells capable of differentiating in the osteogenic direction, followed by cultivation and obtaining a cell population, which includes: washing the tissue in saline solution with antibiotics, tissue grinding, incubation in a solution of 0.1% collagenase at 37 ° C and constant stirring for 90 min, inhibition of isolated farms enta by adding 10% fetal calf serum (FCS), separation of mature adipocytes by centrifugation at 300 g for 10 min, washing the obtained cell pellet from the enzyme in DMEM (Sigma) containing 10% FCS, filtering the resulting cell suspension through a nylon filter and its separation by centrifugation at 400 g for 30 min at room temperature, triple washing of the obtained fraction of mononuclear cells in the form of a suspension in DMEM medium, while cell cultures were cultured until the first passaging in DMEM medium containing 20% serum mouths, then in DMEM medium containing 10% FCS, after which SCLC cultures are passaged onto the surface of MBNP of a hybrid implant, which is a porous polytetrafluoroethylene membrane with pore sizes of 200-500 μm, while MBNP is doped with M-Ca-PCON or M- Ca-CON, where M is a metal selected from the series Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, 24 hours after passaging the surface of MBNP, the culture medium is changed to osteogenic and osteogenic stimulation is carried out using the following composition: DMEM medium, 10% FCS, 0.01 μM 1,25-dihydroxyvitamin D3 (Sigma), 50 μM ascorbate-2-phosph at (Sigma), 10 mM b-glycerophosphate (Sigma), when changing the medium every 3 days, then the cells were cultured in the induction medium for 14 days, after which the obtained bioengineered construct was used as intended [RU 2416434 C1, 04/20/2011].

Известен способ получения биотрансплантата для лечения дегенеративных и травматических заболеваний костной ткани челюстно-лицевой области [RU 2380105 С1, 27.01.2010]. Получают обогащенную тромбоцитами плазму крови пациента и клеточную культуру. Источником ММСК может служить костный мозг, полученный у взрослого донора, в том числе для аутологичной трансплантации, также для получения ММСК используют жировую ткань, полученную у взрослых доноров путем липоаспирации по стандартной методике. Если выделение клеток производят не из аспиратов (костный мозг, липоаспират), а из плотных тканей, например тимуса, орган предварительно измельчают и ферментативно дезагрегируют. Суспензию фильтруют через мелкоячеистое сито из нержавеющей стали. Клеточную суспензию (аспират) разводят 1:1 солевым раствором Хэнкса, центрифугируют в режиме 1,500 × g 10 минут и ресуспендируют в ростовой среде DMEM/F12, содержащей 15% эмбриональной телячьей сыворотки, селектированной для выращивания клеток в низкой плотности, 2 мМ глутамина. Суспензию клеток высевают на пластиковые чашки Петри с диаметром 100 мм. Плотность посева первичной клеточной суспензии составляет 1-20 миллионов мононуклеарных клеток на 1 см2 в зависимости от источника выделения. Через 1 сутки не прикрепившиеся клетки удаляют, ростовую среду заменяют. Культуры инкубируют при 37°С в атмосфере 5% СО2. Через 6 дней наблюдают рост гетерогенных клеточных популяций. По достижении культурой 50% конфлуентности монослой трипсинизируют и пересевают на новые чашки с плотностью 10-30 клеток на 1 см в ростовой среде, дополнительно содержащей 10 мкг/мл трансферрина, 1 мкг/мл инсулина, 10 нг/мл фактора роста фибробластов - 2 и 8 ЕД/мл гепарина. Через 7-10 дней отбирают плотные колонии мелких клеток (диаметром 7-10 мкм) с большим количеством митозов. Отобранные колонии рассевают в новые чашки с плотностью 20 клеток/см и выращивают до состояния преконфлуентности. Замену среды производят через каждые 2 дня. Последующие пассажи производят в том же режиме. A known method of producing a biograft for the treatment of degenerative and traumatic diseases of the bone tissue of the maxillofacial region [RU 2380105 C1, 01/27/2010]. The platelet-rich blood plasma of the patient and the cell culture are obtained. The bone marrow obtained from an adult donor, including for autologous transplantation, can also serve as a source of MMSC; adipose tissue obtained from adult donors by lipoaspiration using a standard technique is also used to obtain MMSC. If the cells are not extracted from aspirates (bone marrow, lipoaspirate), but from dense tissues, such as the thymus, the organ is preliminarily crushed and enzymatically disaggregated. The suspension is filtered through a fine mesh stainless steel sieve. The cell suspension (aspirate) is diluted 1: 1 with Hanks saline, centrifuged in the mode of 1,500 × g for 10 minutes and resuspended in DMEM / F12 growth medium containing 15% fetal calf serum, selected for cell growth in low density, 2 mm glutamine. A cell suspension is plated on plastic Petri dishes with a diameter of 100 mm. The seeding density of the primary cell suspension is 1-20 million mononuclear cells per 1 cm 2 depending on the source of excretion. After 1 day, non-adherent cells are removed, the growth medium is replaced. The cultures are incubated at 37 ° C in an atmosphere of 5% CO 2 . After 6 days, growth of heterogeneous cell populations is observed. Once the culture reaches 50% confluency, the monolayer is trypsinized and replanted onto new plates with a density of 10-30 cells per 1 cm in a growth medium additionally containing 10 μg / ml transferrin, 1 μg / ml insulin, 10 ng / ml fibroblast growth factor - 2 and 8 U / ml heparin. After 7-10 days, dense colonies of small cells (7-10 microns in diameter) with a large number of mitoses are selected. The selected colonies are seeded in new plates with a density of 20 cells / cm and grown to a state of pre-confluency. The medium is replaced every 2 days. Subsequent passages are made in the same mode.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

1. Создание суспензии клеточной культуры и аутоплазмы. ММСК, предназначенные для приготовления трансплантата, предварительно ферментативно дезагрегируют трипсином и вносят из расчета 5-7 млн клеток на 1 мл обогащенной тромбоцитами плазмы. Суспензию клеток в аутогенной плазме, обогащенной тромбоцитами, получают путем простого смешивания клеточной взвеси и собственно плазмы, а при необходимости с добавлением всех дополнительных компонентов при тщательном перемешивании.1. The creation of a suspension of cell culture and autoplasma. MMSCs intended for transplant preparation are pre-enzymatically disaggregated with trypsin and 5-7 million cells per 1 ml of platelet-rich plasma are added. A suspension of cells in an autogenous platelet-rich plasma is obtained by simply mixing the cell suspension and the plasma itself, and if necessary with the addition of all additional components with thorough mixing.

2. Подготовка матрицы-носителя. Матрикс в виде блоков, стружки или крошки материала на основе коллаген-минерального комплекса или биосовместимых полимеров (например, полилактиды, полигликолиды, полигидроксиалканаты и им подобные, а также их сочетания) отмывают раствором Хэнкса с цефазолином (1 г/л). В емкости, предназначенной для изготовления трансплантата, размещают блок, крошку или стружку заданного размера и объема и еще не застывшую плазму, содержащую ММСК. Суспензию клеток в аутоплазме перемешивают с материалом. Затем по каплям добавляют раствор тромбина 50 Ед/мл на 10% растворе хлорида кальция до загустевания. Процесс полимеризации происходит при температуре 37°С в течение 30-40 минут. В дальнейшем полученную тканеинженерную конструкцию в виде биотрансплантата с застывшим фибриновым сгустком культивируют при 37°С в течение от 3 до 30 суток в остеогенной культуральной среде, которая может содержать преднизолон, витамин С, дексаметазон, витамин D (в виде различных изомеров) в зависимости от клинических задач. Таким образом, продолжительность всего технологического процесса изготовления комплекса составляет от 3 до 30 суток. Полученный на этом этапе трансплантат может быть подвержен хранению при температуре 26-37°С в атмосфере воздуха, содержащего 2-7% СО2, и насыщающей влажности в течение 3 недель.2. Preparation of the carrier matrix. The matrix in the form of blocks, chips or chips of material based on a collagen-mineral complex or biocompatible polymers (for example, polylactides, polyglycolides, polyhydroxyalkanates and the like, and combinations thereof) is washed with Hanks solution with cefazolin (1 g / l). In the container intended for the manufacture of the transplant, place a block, chips or chips of a given size and volume and not yet frozen plasma containing MMSC. A suspension of cells in the autoplasma is mixed with the material. Then, a thrombin solution of 50 U / ml in a 10% calcium chloride solution is added dropwise until it thickens. The polymerization process occurs at a temperature of 37 ° C for 30-40 minutes. Subsequently, the obtained tissue-engineering construction in the form of a biograft with a frozen fibrin clot is cultivated at 37 ° C for 3 to 30 days in an osteogenic culture medium, which may contain prednisone, vitamin C, dexamethasone, vitamin D (in the form of various isomers) depending on clinical tasks. Thus, the duration of the entire technological process of manufacturing the complex is from 3 to 30 days. The transplant obtained at this stage may be subject to storage at a temperature of 26-37 ° C in an atmosphere of air containing 2-7% CO 2 and saturating humidity for 3 weeks.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности восстановления дефицита костной ткани.The objective of the present invention is to increase the efficiency of recovery of bone deficiency.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении активного ангиогенеза с формированием мелких капилляров, средних и крупных зрелых сосудов в молодой костной ткани наряду с сохранением ее остеоиндуктивных свойств; исключении опасности иммунного ответа и переноса инфекции из-за использования эмбриональной телячьей сыворотки; сокращении сроков восстановления костной ткани. The technical result of the invention is to ensure active angiogenesis with the formation of small capillaries, medium and large mature vessels in young bone tissue along with the preservation of its osteoinductive properties; eliminating the danger of an immune response and infection due to the use of fetal calf serum; reduction of bone restoration time.

Технический результат в части объекта «вещество» достигается за счет использования смеси ММСК, культивированных в стандартных условиях, и ММСК, дифференцированных в остеогенном направлении, взятых в соотношении 1:1 и в количестве 107 клеток на 1 г веса матрицы-носителя.The technical result regarding the “substance” object is achieved through the use of a mixture of MMSCs cultured under standard conditions and MMSCs differentiated in the osteogenic direction, taken in the ratio 1: 1 and in the amount of 10 7 cells per 1 g of the weight of the carrier matrix.

Как показала клиническая стоматологическая практика, использование биотрансплантатов (тканеинженерных конструкций), в состав которых входят ММСК, дифференцированные в остеогенном направлении, не удовлетворяет специалистов в плане качественных показателей сформированной молодой кости, а именно показателей ангиогенеза. Поскольку из данных литературы и по результатам собственных исследований авторов известно, что ММСК обладают высоким регенеративных потенциалом, в первую очередь, за счет их способности оказывать паракринный эффект на окружающие клетки, то есть за счет продукции этими клетками факторов роста, цитокинов и трофических факторов, то представлялось необходимым использовать ММСК, культивированные в стандартных условиях и обладающие вышеперечисленными свойствами, в качестве составляющей биотрансплантата. Также для повышения эффективности формирования костной ткани в его составе были использованы ММСК, дифференцированные в остеогенном направлении. Использование комбинации клеток в составе биотрансплантата позволяет параллельно решить две основные задачи при регенерации костной ткани: обеспечение трофики за счет формирования сосудов и капилляров (ММСК, культивированные в стандартных условиях) и формирование минерализованной костной ткани на месте костного дефекта (ММСК, дифференцированные в остеогенном направлении). На фиг.1 и фиг.2: 1 - вновь сформированные костные трабекулы, 2 - сосудистые структуры (коричневое окрашивание), а 3 - грануляционная ткань, свидетельствующая о воспалении. Отмечается значительное формирование костных балок и зрелых, состоящих из 3-х оболочек кровеносных сосудов.As clinical dental practice has shown, the use of biografts (tissue engineering structures), which include MMSCs differentiated in the osteogenic direction, does not satisfy specialists in terms of qualitative indicators of the formed young bone, namely, angiogenesis indicators. Since it is known from the literature and from the results of our own research that MMSCs have high regenerative potential, primarily due to their ability to exert a paracrine effect on surrounding cells, that is, due to the production of growth factors, cytokines and trophic factors by these cells, it seemed necessary to use MMSCs cultivated under standard conditions and possessing the above properties as a component of a biograft. Also, to increase the efficiency of bone formation in its composition, MMSCs differentiated in the osteogenic direction were used. Using a combination of cells as part of a biograft allows you to simultaneously solve two main problems in the regeneration of bone tissue: trophism due to the formation of vessels and capillaries (MMSCs cultured under standard conditions) and the formation of mineralized bone tissue at the site of a bone defect (MMSCs differentiated in osteogenic direction) . In Fig.1 and Fig.2: 1 - newly formed bone trabeculae, 2 - vascular structures (brown staining), and 3 - granulation tissue, indicating inflammation. Significant formation of bone beams and mature, consisting of 3 membranes of blood vessels, is noted.

Данные проведенных нами клинических исследований с последующим гистологическим анализом свидетельствуют о том, что использование такой комбинации достоверно увеличивает содержание формирующейся костной ткани и образование крупных кровеносных сосудов по сравнению с тканеинженерными конструкциями на основе ММСК, культивированных в стандартных условиях.The data of our clinical studies, followed by histological analysis, indicate that the use of such a combination significantly increases the content of forming bone tissue and the formation of large blood vessels in comparison with tissue-engineering structures based on MMSCs cultured under standard conditions.

Для оценки характеристик вновь сформированной костной ткани была проведена морфометрическая оценка площади костной ткани на случайных гистологических срезах, окрашенных гематоксилином (n=270). Препараты фотографировали при помощи микроскопа Axiovert 40 (Zeiss, Германия), цветной цифровой камеры AxioCam MRC (Zeiss, Германия) и программы AxioVision 4.6. Морфометрический анализ проводили с использованием программы MetaMorph 7.1.0.0 (Universal Imaging Corporation, США).To evaluate the characteristics of newly formed bone tissue, a morphometric assessment of the bone area was performed on random histological sections stained with hematoxylin (n = 270). The preparations were photographed using an Axiovert 40 microscope (Zeiss, Germany), an AxioCam MRC color digital camera (Zeiss, Germany), and AxioVision 4.6 software. Morphometric analysis was performed using the MetaMorph 7.1.0.0 software (Universal Imaging Corporation, USA).

В результате морфометрического анализа формирования костной ткани (таблица 1) при использовании биотрансплантатов на матрице-носителе «КоллапанГ» было показано, что использование смеси клеток ММСК, культивированных в стандартных условиях (AdvanceSTEMTM (HyClone)/ Antibiotic/Antimycotic Solution 100x (HyClone) с добавлением 10% аутологичной сыворотки крови пациента), с клетками ММСК, дифференцированными в остеогенном направлении в среде AdvanceSTEMTM (HyClone)/Antibiotic/Antimycotic Solution 100x (HyClone) и 10% аутологичной сыворотки крови пациента с добавлением аскорбиновой кислоты и дексаметазона, и взятых в соотношении 1:1 в количестве 107 клеток на 1 г веса матрицы-носителя, достоверно увеличивает содержание формирующейся костной ткани по сравнению с использованием тканеинженерных конструкций на основе ММСК, культивированных в стандартных условиях (AdvanceSTEMTM (HyClone)/ Antibiotic/Antimycotic Solution 100x (HyClone) и 10% аутологичной сыворотки крови пациента).As a result of a morphometric analysis of bone tissue formation (table 1) using biotransplants on a KollapanG matrix carrier, it was shown that the use of a mixture of MMSC cells cultured under standard conditions (AdvanceSTEM TM (HyClone) / Antibiotic / Antimycotic Solution 100x (HyClone) with the addition of 10% autologous blood serum of the patient), with MMSC cells differentiated in the osteogenic direction in AdvanceSTEM (HyClone) / Antibiotic / Antimycotic Solution 100x (HyClone) medium and 10% autologous blood serum of the patient with the addition of ascorbic acid and dexamethasone , and taken at a ratio of 1: 1 in the amount of 10 7 cells per 1 g of the weight of the carrier matrix, significantly increases the content of forming bone tissue compared with the use of tissue-engineering structures based on MMSCs cultured under standard conditions (AdvanceSTEM TM (HyClone) / Antibiotic / Antimycotic Solution 100x (HyClone) and 10% autologous patient serum).

Таблица 1Table 1

*p<0.05* p <0.05

Figure 00000001
Figure 00000001

Был проведен подсчет сосудов и статистический анализ (таблица 2). Количество и размер сосудов и капилляров оценивали на случайных гистологических срезах, иммуногистохимически окрашенных антителами к маркеру эндотелиальных клеток CD31. Подсчет сосудов проводили, используя программу MetaMorph 5.0 (Universal Imaging) и Adobe PhotoShop (Adobe Systems). Плотность сосудов подсчитывали на срезах в 4-5 полях зрения (площадь поля зрения 1.107 мм2) на 3 случайных срезах для каждого образца биопсии при увеличении 100х. При этом все сосуды были разделены на 3 группы: капилляры (CD31-положительные образования без просвета или длиной менее 20 мкм), сосуды среднего диаметра (CD31-положительные образования длиной от 20 до 40 мкм), крупные сосуды (диаметром более 40 мкм); количество сосудов в каждой группе считали отдельно. Статистический анализ данных проводился с использованием программы Statistica 6.0, применялся непараметрический критерий Манна-Уитни.Vascular counting and statistical analysis were performed (table 2). The number and size of vessels and capillaries was evaluated on random histological sections immunohistochemically stained with antibodies to the CD31 endothelial cell marker. Vascular counting was performed using MetaMorph 5.0 (Universal Imaging) and Adobe PhotoShop (Adobe Systems). Vascular density was calculated on sections in 4-5 fields of view (field of view 1.107 mm 2 ) in 3 random sections for each biopsy sample at a magnification of 100x. Moreover, all the vessels were divided into 3 groups: capillaries (CD31-positive formations without clearance or less than 20 microns in length), medium-diameter vessels (CD31-positive formations from 20 to 40 microns in length), large vessels (with a diameter of more than 40 microns); the number of vessels in each group was counted separately. Statistical analysis of the data was carried out using the Statistica 6.0 program, the nonparametric Mann-Whitney test was used.

Таблица 2table 2

*p<0.01* p <0.01

Figure 00000002
Figure 00000002

Подсчет вновь формирующихся крупных сосудов показал, что в результате использования смеси ММСК, культивированных в стандартных условиях, и ММСК, дифференцированных в остеогенном направлении, на матрице-носителе «КоллапАн-Г» достоверно увеличивается количество крупных сосудов по сравнению с использованием биотрансплантата на основе ММСК, культивированных в стандартных условиях, в сочетании с «КоллапАн-Г». Из полученных результатов можно сделать вывод о том, что использование тканеинженерной конструкции на основе смеси ММСК, взятых в соотношении 1:1 в количестве 107 клеток на 1 г веса матрицы-носителя - «КоллапАн-Г» достоверно является оптимальным с точки зрения стимуляции ангиогенеза.The calculation of newly forming large vessels showed that as a result of the use of a mixture of MMSCs cultured under standard conditions and MMSCs differentiated in the osteogenic direction on the KollapAn-G carrier matrix, the number of large vessels significantly increased compared to the use of MMSC biotransplant cultivated under standard conditions, in combination with KollapAn-G. From the results obtained, it can be concluded that the use of tissue-engineering design based on a mixture of MMSCs taken in a ratio of 1: 1 in the amount of 10 7 cells per 1 g of the weight of the carrier matrix — CollapAn-G is reliably optimal in terms of stimulating angiogenesis .

Экспериментальные данные, полученные авторами, свидетельствуют о том, что соотношение мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток, культивированных в стандартных условиях, и мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток, дифференцированных в остеогенном направлении, 1:1 и количество клеток 107 на 1 г веса матрицы-носителя являются оптимальными с точки зрения стимулирования общих процессов регенерации и формирования кровеносных сосудов и образования молодой минерализованной кости уже через 3 месяца после трансплантации тканеинженерной конструкции.The experimental data obtained by the authors indicate that the ratio of multipotent mesenchymal stromal cells cultured under standard conditions and multipotent mesenchymal stromal cells differentiated in the osteogenic direction, 1: 1 and the number of cells 10 7 per 1 g of carrier matrix weight are optimal from the point of view of stimulating the general processes of regeneration and formation of blood vessels and the formation of young mineralized bone 3 months after transplantation of tissue einzhenernoy design.

Из описания примеров в способе-прототипе следует, что биотрансплантат устанавливают через некий промежуток времени (точные даты не указываются, а называются только месяца, поэтому можно предположить, что через месяц) после проведения КТ, которое делают через 3 месяца после введения биотрансплантата в область дефекта. Гистологическое исследование вновь сформированной костной ткани проводят при установке имплантата, т.е. еще через месяц (таким образом, проходит примерно 4 месяца с момента трансплантации тканеинженерной конструкции до установки имплантата). При этом КТ не является достаточно достоверным методом исследования, а гистологическое исследование считается «золотым стандартом». Результаты гистологического исследования молодой костной ткани, сформированной с использованием предлагаемой в настоящем исследовании тканеинженерной конструкции, трансплантация которой проводится через 3 месяца после ее введения, показывают её готовность для установки имплантата, что зафиксировано в историях болезней. Таким образом, сроки восстановления дефекта в настоящем изобретении, по сравнению со способом-прототипом сокращаются на месяц, что обусловлено присутствием в предлагаемом биотрасплантате ММСК, культивированных в стандартных условиях, которые за счет паракринной активности стимулируют регенерацию, формирование кровеносных сосудов и трофику.From the description of the examples in the prototype method, it follows that the biograft is installed after a certain period of time (exact dates are not indicated, they are called only months, so it can be assumed that a month later) after CT, which is done 3 months after the biotransplant is introduced into the defect area . Histological examination of the newly formed bone tissue is carried out with the installation of an implant, i.e. after another month (thus, it takes about 4 months from the moment of transplantation of the tissue-engineering structure to the installation of the implant). At the same time, CT is not a reliable method of research, and histological examination is considered the "gold standard". The results of a histological examination of young bone tissue formed using the tissue-engineering construct proposed in this study, the transplantation of which is carried out 3 months after its introduction, shows its readiness for implant placement, which is recorded in the medical records. Thus, the recovery time of the defect in the present invention, compared with the prototype method, is reduced by a month, due to the presence in the proposed biotransplant MMSCs cultured under standard conditions, which due to paracrine activity stimulate the regeneration, formation of blood vessels and trophism.

Технический результат в части объекта «способ» достигается за счет того, что подготавливают аутологичную сыворотку крови пациента, после центрифугирования суспензию клеток высаживают в количестве 1×105 клеток на чашку Петри в стандартную среду культивирования AdvanceSTEM TM /Antibiotic/Antimycotic Solution 100x c добавлением 10% аутологичной сыворотки крови пациента; после первого пассажа клетки снимают с подложки и разделяют на 2 равные части: одну часть ММСК продолжают культивировать в стандартных условиях, а другую - дифференцируют в остеогенном направлении в течение 2 недель, затем клетки снимают с подложек и смешивают в соотношении 1:1; после чего их смешивают с матрицей-носителем в количестве 107 клеток на 1 г веса матрицы-носителя и инкубируют в течение суток при 37°С в атмосфере 5% СО2.The technical result in the part of the “method” object is achieved due to the fact that autologous blood serum of the patient is prepared, after centrifugation, the cell suspension is planted in an amount of 1 × 10 5 cells per Petri dish in a standard AdvanceSTEM / Antibiotic / Antimycotic Solution 100x culture medium supplemented with 10 % autologous blood serum of the patient; after the first passage, the cells are removed from the substrate and divided into 2 equal parts: one part of MMSCs is continued to cultivate under standard conditions, and the other is differentiated in the osteogenic direction for 2 weeks, then the cells are removed from the substrates and mixed in a 1: 1 ratio; after which they are mixed with the matrix carrier in the amount of 10 7 cells per 1 g of the weight of the matrix carrier and incubated for one day at 37 ° C in an atmosphere of 5% CO 2 .

Сочетание основной питательной среды AdvanceSTEMTM (HyClone)/ Antibiotic/Antimycotic Solution 100x (HyClone) и 10% аутологичной сыворотки крови пациента при культивировании ММСК обеспечивает: а) более высокую пролиферативную активность клеток в культуре без отрицательного влияния на уровень апоптоза; б) получение культуры с лучшими, по сравнению с использованием среды DMEM + AC, показателями сохранения мультипотентных свойств, в частности, обладающей значительно более высоким потенциалом в плане индукции остеогенной дифференцировки и способности клеток к пролиферации в этих условиях (Пат. №2418855 РФ, опубл. 20.05.2011г.).The combination of the main nutrient medium AdvanceSTEM (HyClone) / Antibiotic / Antimycotic Solution 100x (HyClone) and 10% autologous blood serum of the patient during MMSC cultivation provides: a) higher proliferative activity of cells in the culture without negative impact on the level of apoptosis; b) obtaining a culture with better, in comparison with using DMEM + AC medium, indicators of preservation of multipotent properties, in particular, with a significantly higher potential in terms of inducing osteogenic differentiation and the ability of cells to proliferate under these conditions (Pat. No. 2418855 of the Russian Federation, publ. May 20, 2011).

Использование среды AdvanceSTEMTM (HyClone)/ Antibiotic/Antimycotic Solution 100x (HyClone) и 10% аутологичной сыворотки крови пациента при культивировании ММСК исключает опасность инфицирования, в отличие от прототипа, в котором используется ростовая среда DMEM/F12, содержащая 15% эмбриональной телячьей сыворотки.The use of AdvanceSTEM (HyClone) / Antibiotic / Antimycotic Solution 100x (HyClone) and 10% autologous blood serum of the patient during cultivation of MMSC eliminates the risk of infection, in contrast to the prototype, which uses DMEM / F12 growth medium containing 15% fetal calf serum .

Суспензию клеток высаживают в количестве 1×105 клеток, так как это количество является оптимальным для пролифирации клеток в культуре.The cell suspension is planted in an amount of 1 × 10 5 cells, since this number is optimal for cell proliferation in culture.

ММСК разделяют на 2 равные части, для того, чтобы одну часть клеток культивировать в стандартных условиях, а другую часть - дифференцировать в остеогенном направлении.MMSCs are divided into 2 equal parts in order to cultivate one part of the cells under standard conditions, and the other part to differentiate in the osteogenic direction.

ММСК, смешанные с матрицей-носителем, инкубируют в течение суток при 37°С в атмосфере 5% СО2, так как при данных условиях обеспечивается высокая степень адгезии клеток к матрице-носителю.MMSCs mixed with the carrier matrix are incubated overnight at 37 ° C in an atmosphere of 5% CO 2 , since under these conditions a high degree of cell adhesion to the carrier matrix is ensured.

Описание чертежей, поясняющих изобретениеDescription of the drawings explaining the invention

Фиг.1 - декальцинированные криосрезы биопсий, полученные после введения тканеинженерной конструкции на основе ММСК и «КоллапАн-Г». Иммуногистохимическое окрашивание антителами CD31, выявляющими сосуды; препараты докрашены гематоксилином, эозином. Масштабный отрезок 100µm.Figure 1 - decalcified cryosections of biopsies obtained after the introduction of tissue engineering design based on MMSC and CollapAn-G. Immunohistochemical staining with vascular detecting antibodies CD31; preparations are stained with hematoxylin, eosin. The scale cut is 100µm.

Фиг. 2 - декальцинированные криосрезы биопсий, полученных после введения тканеинженерной конструкции на основе сочетания ММСК, культивированных в стандартных условиях, и ММСК, дифференцированных в остеогенном направлении (в соотношении 1:1), на носителе «КоллапАн-Г» Иммуногистохимическое окрашивание антителами CD31; препараты докрашены гематоксилином, эозином. Масштабный отрезок 100µm.FIG. 2 - decalcified cryosections of biopsies obtained after the introduction of tissue engineering constructs based on a combination of MMSCs cultured under standard conditions and MMSCs differentiated in the osteogenic direction (1: 1 ratio), on a CollapAn-G carrier Immunohistochemical staining with CD31 antibodies; preparations are stained with hematoxylin, eosin. The scale cut is 100µm.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Для приготовления аутологичной сыворотки крови пациента проводят забор крови в количестве 80 мл в пробирки с гелем для получения сыворотки крови (например, фирмы Vacuette # 455071 BD, США); при формировании кровяного сгустка пробирки с кровью центрифугируют при 400 rcf в течение 10 минут; сыворотку (желтый супернатант) отбирают в пробирку и фильтруют последовательно через фильтры 0,45 микрон и 0,22 микрона; одновременно жировую ткань, предназначенную для выделения ММСК, измельчают сосудистыми ножницами до консистенции суспензии мелких кусочков размером не более нескольких кубических миллиметров и ферментативно дезагрегируют, смешивая с растворами ферментов, например коллагеназы I типа (например, фирмы Worthington Biochemical, США) и диспазы (например, фирмы Invitrogen Corporation, Германия) при соотношении объема ткани (в мл) к объему ферментативного раствора (в мл) 1:2. После инкубации в лизирующем буфере для эритроцитов, фильтрации через нейлоновые мембраны с размером пор 40 микрон и центрифугирования суспензию клеток высаживают в количестве 1×105 клеток на чашку Петри диаметром 100 мм в стандартную среду культивирования AdvanceSTEMTM /Antibiotic/Antimycotic Solution 100x (фирма-производитель HyClone) c добавлением 10% аутологичной сыворотки крови пациента и выращивают в СО2 инкубаторе (5% СО2) при 37°C до первого пассажа. После чего ММСК снимают с подложки и разделяют на 2 равные части: одну часть клеток продолжают культивировать в стандартных условиях (AdvanceSTEMTM /Antibiotic /Antimycotic Solution 100x /10% аутологичной сыворотки крови пациента), а другую часть дифференцируют в остеогенном направлении за счет добавления в стандартную среду культивирования разрешенных Минздравсоцразвития РФ к розничной продаже в аптеках препататов: аскорбиновой кислоты в концентрации 50мг/л, регистрац. номер: Р N002218/01 от 18.03.2008 и Дексаметазона в концентрации 0.1мк/моль: П N012237/02 от 04.08.2006. Культивирование осуществляют в конфлюентном монослое в течение 2 недель, меняя среду на свежую каждые 3 дня. Затем все ММСК снимают с подложек и смешивают в соотношении 1:1. Перед использованием матрицу-носитель (коллаген-минеральный носитель, например гранулы «КоллапАн-Г») смачивают в небольшом объеме среды AdvanceSTEMTM. В емкости, предназначенной для изготовления биотрансплантата, клетки смешивают с матрицей-носителем в количестве 107 клеток на 1 г веса матрицы-носителя и инкубируют в течение суток при 37°С в атмосфере 5% СО2. Продолжительность всего технологического процесса изготовления биотрансплантата составляет от 20 до 30 суток. Полученный трансплантат должен быть использован в течение 4-8 часов.To prepare an autologous blood serum of a patient, blood sampling in an amount of 80 ml is carried out in test tubes with a gel for obtaining blood serum (for example, Vacuette # 455071 BD, USA); when forming a blood clot, the blood tubes are centrifuged at 400 rcf for 10 minutes; serum (yellow supernatant) is collected in a test tube and filtered sequentially through 0.45 micron and 0.22 micron filters; at the same time, adipose tissue intended for isolation of MMSCs is crushed with vascular scissors until a suspension of small pieces of no more than a few cubic millimeters in size is obtained and enzymatically disaggregated by mixing with enzyme solutions, for example, type I collagenase (e.g., Worthington Biochemical, USA) and dispases (e.g. firms Invitrogen Corporation, Germany) with a ratio of tissue volume (in ml) to the volume of the enzymatic solution (in ml) 1: 2. After incubation in a red cell lysis buffer, filtration through nylon membranes with a pore size of 40 microns, and centrifugation, a cell suspension of 1 × 10 5 cells per 100 mm diameter Petri dish is placed in a standard AdvanceSTEM / Antibiotic / Antimycotic Solution 100x culture medium (company manufacturer of HyClone) with the addition of 10% autologous patient blood serum and grown in a CO 2 incubator (5% CO 2 ) at 37 ° C until the first passage. After that, MMSCs are removed from the substrate and divided into 2 equal parts: one part of the cells continues to be cultured under standard conditions (AdvanceSTEM / Antibiotic / Antimycotic Solution 100x / 10% autologous patient blood serum), and the other part is differentiated in the osteogenic direction by adding standard cultivation medium allowed by the Ministry of Health and Social Development of the Russian Federation for retail sale in pharmacies of preparations: ascorbic acid at a concentration of 50 mg / l, regist. number: P N002218 / 01 of 03/18/2008 and Dexamethasone at a concentration of 0.1 μm / mol: P N012237 / 02 of 08/04/2006. Cultivation is carried out in a confluent monolayer for 2 weeks, changing the medium to fresh every 3 days. Then all MMSCs are removed from the substrates and mixed in a 1: 1 ratio. Before use, the carrier matrix (collagen-mineral carrier, for example, CollapAn-G granules) is wetted in a small volume of AdvanceSTEM TM medium. In a container intended for the manufacture of a biograft, cells are mixed with a carrier matrix in the amount of 10 7 cells per 1 g of the weight of the carrier matrix and incubated for 24 hours at 37 ° C in an atmosphere of 5% CO 2 . The duration of the entire biotransplant manufacturing process is from 20 to 30 days. The resulting transplant should be used within 4-8 hours.

Claims (2)

1. Биотрансплантат для восстановления объема костной ткани при дегенеративных заболеваниях и травматических повреждениях костей, содержащий аутологичные мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки пациента и матрицу-носитель, имеющую в основе своей структуры коллаген-минеральный комплекс, идентичный по составу натуральному костному материалу, отличающийся тем, что содержит смесь мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток (ММСК), культивированных в стандартных условиях, и мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток, дифференцированных в остеогенном направлении, взятых в соотношении 1:1 и в количестве 107 клеток на 1 г веса матрицы-носителя.1. A biograft for restoring bone volume in degenerative diseases and traumatic injuries of bones, containing autologous multipotent mesenchymal stromal cells of the patient and a carrier matrix having, based on its structure, a collagen-mineral complex identical in composition to natural bone material, characterized in that it contains a mixture of multipotent mesenchymal stromal cells (MMSCs) cultured under standard conditions and multipotent mesenchymal stromal cells etok differentiated into osteogenic direction taken in the ratio 1: 1 and in an amount of 10 7 cells per 1 g weight of the carrier matrix. 2. Способ получения биотрансплантата для восстановления объема костной ткани при дегенеративных заболеваниях и травматических повреждениях костей по п.1, заключающийся в том, что подготавливают жировую ткань, полученную у пациента, измельчают, ферментативно дезагрегируют; полученную суспензию фильтруют, центрифугируют и ресуспендируют в культуральной среде; суспензию ММСК высевают на чашки Петри диаметром 100мм, инкубируют при 37°С в атмосфере 5% СО2 до первого пассажа, дифференцируют в остеогенной культуральной среде с добавлением аскорбиновой кислоты и Дексаметазона; культивирование осуществляют в конфлюентном монослое в течение 2 недель, меняя среду на свежую каждые 3 дня; матрицу-носитель, представляющую собой коллаген-минеральный комплекс, размягчают и перемешивают с суспензией клеток, отличающийся тем, что подготавливают аутологичную сыворотку крови пациента, после центрифугирования суспензию клеток высаживают в количестве 1×105 клеток на чашку Петри в стандартную среду культивирования AdvanceSTEMTM /Antibiotic/Antimycotic Solution 100x c добавлением 10% аутологичной сыворотки крови пациента; после первого пассажа клетки снимают с подложки и разделяют на 2 равные части: одну часть ММСК продолжают культивировать в стандартных условиях, а другую - дифференцируют в остеогенном направлении в течение 2 недель, затем клетки снимают с подложек и смешивают в соотношении 1:1; после чего их смешивают с матрицей-носителем в количестве 107 клеток на 1 г веса матрицы-носителя и инкубируют в течение суток при 37°С в атмосфере 5% СО2. 2. A method of obtaining a biograft for restoration of bone tissue volume during degenerative diseases and traumatic injuries of bones according to claim 1, which consists in preparing the adipose tissue obtained from a patient, crushing it, enzymatically disaggregating it; the resulting suspension is filtered, centrifuged and resuspended in culture medium; the MMSC suspension is plated on Petri dishes with a diameter of 100 mm, incubated at 37 ° C in an atmosphere of 5% CO 2 until the first passage, differentiated in an osteogenic culture medium with the addition of ascorbic acid and Dexamethasone; cultivation is carried out in a confluent monolayer for 2 weeks, changing the medium to fresh every 3 days; the carrier matrix, which is a collagen-mineral complex, is softened and mixed with a cell suspension, characterized in that an autologous blood serum of the patient is prepared, after centrifugation, the cell suspension is planted in an amount of 1 × 10 5 cells per Petri dish in a standard AdvanceSTEM TM / Antibiotic / Antimycotic Solution 100x with the addition of 10% autologous blood serum of the patient; after the first passage, the cells are removed from the substrate and divided into 2 equal parts: one part of MMSCs is continued to cultivate under standard conditions, and the other is differentiated in the osteogenic direction for 2 weeks, then the cells are removed from the substrates and mixed in a 1: 1 ratio; after which they are mixed with the matrix carrier in the amount of 10 7 cells per 1 g of the weight of the matrix carrier and incubated for one day at 37 ° C in an atmosphere of 5% CO 2 .
RU2012107674/15A 2012-03-01 2012-03-01 Biotransplant for recovery of bone tissue volume in case of degenerative diseases and traumatic injuries of bones and method of obtaining thereof RU2530622C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012107674/15A RU2530622C2 (en) 2012-03-01 2012-03-01 Biotransplant for recovery of bone tissue volume in case of degenerative diseases and traumatic injuries of bones and method of obtaining thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012107674/15A RU2530622C2 (en) 2012-03-01 2012-03-01 Biotransplant for recovery of bone tissue volume in case of degenerative diseases and traumatic injuries of bones and method of obtaining thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012107674A RU2012107674A (en) 2013-09-10
RU2530622C2 true RU2530622C2 (en) 2014-10-10

Family

ID=49164527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012107674/15A RU2530622C2 (en) 2012-03-01 2012-03-01 Biotransplant for recovery of bone tissue volume in case of degenerative diseases and traumatic injuries of bones and method of obtaining thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2530622C2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2574942C1 (en) * 2014-11-11 2016-02-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Новосибирский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Я.Л. Цивьяна" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "ННИИТО им. Я.Л. Цивьяна" Минздрава России) Method for producing three-dimensional bone graft
RU2675930C1 (en) * 2017-07-21 2018-12-25 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологии" (ФГБНУ "НИИОПП") Cell culture and biotransplant for bone tissue regeneration on its basis
RU2721532C1 (en) * 2018-12-12 2020-05-19 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологии" (ФГБНУ "НИИОПП") Cell culture and biotransplant for bone tissue regeneration based thereon
RU2744732C1 (en) * 2020-06-05 2021-03-15 Общество С Ограниченной Ответственностью "Международный Центр Медицинских Исследований И Разработок" (Ооо "Мц Миир") Biocomposite spheroid for bone repair and method of its preparation
RU2747087C1 (en) * 2020-08-31 2021-04-26 Общество С Ограниченной Ответственностью "Международный Центр Медицинских Исследований И Разработок" (Ооо "Мц Миир") Method for production of biocomposite spheroids for bone restoration
RU2750021C1 (en) * 2020-08-26 2021-06-21 Общество С Ограниченной Ответственностью "Международный Центр Медицинских Исследований И Разработок" (Ооо "Мц Миир") Method for restoration of diaphysis of long tubular bones using cellular technologies

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2380105C1 (en) * 2008-07-29 2010-01-27 ЗАО "РеМеТэкс" Biotransplant, method for making thereof and method of treating degenerative and traumatic diseases of maxillofacial bone tissue
RU2386453C1 (en) * 2008-10-14 2010-04-20 Закрытое акционерное общество"РеМеТэкс" Biotransplant based on foamed ceramic carriers of zirconium oxide and aluminium oxide system and multipotent stromal cells of human bone marrow for restoring extended bone tissue defects and method for making thereof
RU106528U1 (en) * 2010-12-29 2011-07-20 Закрытое акционерное общество "Биннофарм" CELLULAR IMPLANT FOR REPAIR OF SKIN DEFECTS

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2380105C1 (en) * 2008-07-29 2010-01-27 ЗАО "РеМеТэкс" Biotransplant, method for making thereof and method of treating degenerative and traumatic diseases of maxillofacial bone tissue
RU2386453C1 (en) * 2008-10-14 2010-04-20 Закрытое акционерное общество"РеМеТэкс" Biotransplant based on foamed ceramic carriers of zirconium oxide and aluminium oxide system and multipotent stromal cells of human bone marrow for restoring extended bone tissue defects and method for making thereof
RU106528U1 (en) * 2010-12-29 2011-07-20 Закрытое акционерное общество "Биннофарм" CELLULAR IMPLANT FOR REPAIR OF SKIN DEFECTS

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2574942C1 (en) * 2014-11-11 2016-02-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Новосибирский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Я.Л. Цивьяна" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "ННИИТО им. Я.Л. Цивьяна" Минздрава России) Method for producing three-dimensional bone graft
RU2675930C1 (en) * 2017-07-21 2018-12-25 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологии" (ФГБНУ "НИИОПП") Cell culture and biotransplant for bone tissue regeneration on its basis
RU2721532C1 (en) * 2018-12-12 2020-05-19 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологии" (ФГБНУ "НИИОПП") Cell culture and biotransplant for bone tissue regeneration based thereon
RU2744732C1 (en) * 2020-06-05 2021-03-15 Общество С Ограниченной Ответственностью "Международный Центр Медицинских Исследований И Разработок" (Ооо "Мц Миир") Biocomposite spheroid for bone repair and method of its preparation
RU2750021C1 (en) * 2020-08-26 2021-06-21 Общество С Ограниченной Ответственностью "Международный Центр Медицинских Исследований И Разработок" (Ооо "Мц Миир") Method for restoration of diaphysis of long tubular bones using cellular technologies
RU2747087C1 (en) * 2020-08-31 2021-04-26 Общество С Ограниченной Ответственностью "Международный Центр Медицинских Исследований И Разработок" (Ооо "Мц Миир") Method for production of biocomposite spheroids for bone restoration

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012107674A (en) 2013-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kang et al. Comparing the osteogenic potential of canine mesenchymal stem cells derived from adipose tissues, bone marrow, umbilical cord blood, and Wharton's jelly for treating bone defects
Tang et al. Human embryonic stem cell encapsulation in alginate microbeads in macroporous calcium phosphate cement for bone tissue engineering
Kargozar et al. Acceleration of bone regeneration in bioactive glass/gelatin composite scaffolds seeded with bone marrow-derived mesenchymal stem cells over-expressing bone morphogenetic protein-7
US9192695B2 (en) Allografts combined with tissue derived stem cells for bone healing
JP5408578B2 (en) Composition for autologous or allogeneic transplantation using dental pulp stem cells and use thereof
JP6966332B2 (en) Compositions Containing Mesenchymal Stem Cells and Their Use
Jin et al. Transplantation of human placenta-derived mesenchymal stem cells in a silk fibroin/hydroxyapatite scaffold improves bone repair in rabbits
EP1999250B1 (en) Method of cultivation of human mesenchymal stem cells, particularly for the treatment of non-healing fractures, and bioreactor for carrying out this cultivation method
CN111107887B (en) Biological material containing adipose-derived stem cells and preparation method thereof
US20160067377A1 (en) Stem Cell Seeded Natural Substrates and Methods Relating Thereto
RU2530622C2 (en) Biotransplant for recovery of bone tissue volume in case of degenerative diseases and traumatic injuries of bones and method of obtaining thereof
KR102857041B1 (en) Biomaterial containing adipose-derived stem cells and gelatin and method for producing the same
KR20090131677A (en) Novel Stem Cell Lines, Use and Culture Method thereof
RU2380105C1 (en) Biotransplant, method for making thereof and method of treating degenerative and traumatic diseases of maxillofacial bone tissue
RU2675930C1 (en) Cell culture and biotransplant for bone tissue regeneration on its basis
US8986678B2 (en) Preparation of parental cell bank from foetal tissue
RU2721532C1 (en) Cell culture and biotransplant for bone tissue regeneration based thereon
CN102002479A (en) Cord blood mesenchyme stem cell as well as preparation method and application thereof
RU2645963C2 (en) Method of increasing the volume of bone tissue of the crest of alveolar process of the jaw
US20200197572A1 (en) Three-dimensional (3d) tissue-like implant and preparation and application thereof
JP6525282B2 (en) Fat-derived stem cell sheet having osteogenic potential and method for producing the same
Qiu et al. Novel injectable calcium phosphate scaffold with human periodontal ligament stem cell encapsulation in microbeads for bone regeneration
Kumazawa et al. Osteogenic potential, multipotency, and cytogenetic safety of human bone tissue-derived mesenchymal stromal cells (hBT-MSCs) after long-term cryopreservation
RU2744732C1 (en) Biocomposite spheroid for bone repair and method of its preparation
TW202024319A (en) Three-dimensional (3d) tissue-like implant and preparation and application thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140521

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20150820