[go: up one dir, main page]

RU2812015C1 - Method of obtaining and using mesenchymal stem cell spheroids for; treatment of skin injuries - Google Patents

Method of obtaining and using mesenchymal stem cell spheroids for; treatment of skin injuries Download PDF

Info

Publication number
RU2812015C1
RU2812015C1 RU2022124888A RU2022124888A RU2812015C1 RU 2812015 C1 RU2812015 C1 RU 2812015C1 RU 2022124888 A RU2022124888 A RU 2022124888A RU 2022124888 A RU2022124888 A RU 2022124888A RU 2812015 C1 RU2812015 C1 RU 2812015C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
spheroids
mesenchymal stem
treatment
cells
stem cells
Prior art date
Application number
RU2022124888A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Марина Викторовна Волкова
Валерий Владимирович Бояринцев
Александр Викторович Трофименко
Глеб Игоревич Фильков
Original Assignee
Марина Викторовна Волкова
Filing date
Publication date
Application filed by Марина Викторовна Волкова filed Critical Марина Викторовна Волкова
Application granted granted Critical
Publication of RU2812015C1 publication Critical patent/RU2812015C1/en

Links

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: invention relates to a method of obtaining and using spheroids of mesenchymal stem cells for the treatment of skin injuries. The method involves cultivating red bone marrow mesenchymal stem cells in a nutrient medium until spheroids are obtained.
EFFECT: invention is effective for preparing a suspension and administering it subcutaneously along the perimeter of a wound at a rate of 5 to 30 spheroids per 1 cm2.
3 cl, 2 ex

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к биотехнологии, и применяется как способ получения и применения сфероидов мезенхимальных стволовых клеток для лечения травм кожи. The invention relates to medicine, namely to biotechnology, and is used as a method for obtaining and using spheroids of mesenchymal stem cells for the treatment of skin injuries.

Заживление глубоких повреждений кожи, возникающих при серьезных ранениях, зачастую происходит с нарушениями. В результате образуются рубцы или рана переходит из острой в хроническую, возможен летальный исход. Традиционные методы лечения преимущественно основываются на борьбе с инфекцией и поддержании благоприятной среды для заживления [1]. Клеточная терапия предоставляет дополнительные терапевтические возможности: стимулирует восстановление нормальной структуры кожи. Технология создана с целью разработки способа лечения, предотвращающего возникновение рубцов, хронической раны, а также для ускорения процессов заживления и сокращения сроков лечения пациента. Healing of deep skin lesions that occur with serious injuries often occurs with disturbances. As a result, scars form or the wound turns from acute to chronic, and death is possible. Traditional treatments are predominantly based on controlling infection and maintaining a favorable environment for healing [1]. Cell therapy provides additional therapeutic options: it stimulates the restoration of normal skin structure. The technology was created with the aim of developing a treatment method that prevents the occurrence of scars and chronic wounds, as well as to accelerate the healing process and reduce the patient’s treatment time.

Мультипотентные мезенхимальные стволовые клетки (ММСК) являются самообновляющимися и доступными клеточными популяциями. Они могут быть выделены из широкого спектра источников, таких как красный костный мозг, жировая ткань и др. Ключевой терапевтический эффект ММСК обеспечивается их способностью секретировать широкий спектр цитокинов, факторов роста и хемокинов, которые модулируют функции клеток и способствуют восстановлению тканей [2]. Например, клетки секретируют фактор роста эндотелия сосудов (VEGFA), участвующий в процессе ангиогенеза и неоваскуляризации, трансформирующий фактор роста бета, регулирующий пролиферацию, дифференцировку и миграцию клеток, и др. ММСК также секретируют медиаторы иммуносупрессии, в частности, простагландин E2, который подавляет действие различных иммунных клеток [3]. Multipotent mesenchymal stem cells (MMSCs) are self-renewing and accessible cell populations. They can be isolated from a wide range of sources, such as red bone marrow, adipose tissue, etc. The key therapeutic effect of MMSCs is provided by their ability to secrete a wide range of cytokines, growth factors and chemokines that modulate cell functions and promote tissue repair [2]. For example, cells secrete vascular endothelial growth factor (VEGFA), which is involved in the process of angiogenesis and neovascularization, transforming growth factor beta, which regulates proliferation, differentiation and migration of cells, etc. MMSC also secrete mediators of immunosuppression, in particular, prostaglandin E2, which suppresses the action of various immune cells [3].

Культивирование ММСК в виде сфероидов обеспечивает повышение секреторной активности клеток, а также увеличивает их жизнеспособность после инъекции [4]. Сохранение жизнеспособности и высокое содержание секретируемых белков в тканях после трансплантации способствует повышению лечебного эффекта клеточной терапии.Cultivation of MMSCs in the form of spheroids increases the secretory activity of cells and also increases their viability after injection [4]. Preservation of viability and high content of secreted proteins in tissues after transplantation helps to increase the therapeutic effect of cell therapy.

Согласно базе данных alliancerm.org на мировом рынке доступно 20 коммерческих продуктов для клеточной терапии, 8 из которых содержат ММСК: Stemirac (Nipro Corp, Япония), предназначен для лечения травмы спинного мозга; Neuronata-R (Corestem, Ю. Корея) для терапии бокового амиотрофического склероза; Cellgram-AMI (FCB Pharmicell, Ю. Корея) для лечения острого инфаркта миокарда; TEMCELL (JCR Pharmaceuticals SO LTD, Япония) для лечения диабета I типа, острого лучевого поражения и других заболеваний; Queencell и Cupistem (Anterogen, Ю. Корея) для лечения заболеваний соединительной ткани и восстановления поврежденных тканей суставов соответственно; Stempeucel (Stempeutics Research PVT, Индия) для лечения ишемии конечностей; Cartistem (Medipost, Южная Корея) для терапии дефектов коленного хряща.According to the alliancerm.org database, there are 20 commercial cell therapy products available on the global market, 8 of which contain MMSCs: Stemirac (Nipro Corp, Japan), intended for the treatment of spinal cord injury; Neuronata-R (Corestem, South Korea) for the treatment of amyotrophic lateral sclerosis; Cellgram-AMI (FCB Pharmicell, South Korea) for the treatment of acute myocardial infarction; TEMCELL (JCR Pharmaceuticals SO LTD, Japan) for the treatment of type I diabetes, acute radiation injury and other diseases; Queencell and Cupistem (Anterogen, South Korea) for the treatment of connective tissue diseases and restoration of damaged joint tissue, respectively; Stempeucel (Stempeutics Research PVT, India) for the treatment of limb ischemia; Cartistem (Medipost, South Korea) for the treatment of knee cartilage defects.

Для лечения травм и дефектов кожи разработаны несколько способов применения мезенхимальных стволовых клеток в составе суспензий для внутрикожного введения [пат. 2271818, 2004; пат. 2526814, 2013; пат 2671642, 2018]. Все они подразумевают введение единичных клеток вокруг и внутрь ишемизированных тканей. Ключевой недостаток такого способа – гибель более 90 % клеток после трансплантации, что значительно снижает терапевтическую эффективность [5]. Существуют различные подходы для повышения эффективности лечения на основе ММСК. Одним из методов оптимизации является получение клеточных сфероидов. Культура сфероидов является многообещающим подходом, способствующим созданию динамических трехмерных сред, которые сохраняют межклеточное взаимодействие и межклеточных матрикс. Сфероиды мезенхимальных стволовых клеток демонстрируют повышенную противовоспалительную и ангиогенную активность, улучшенную выживаемость и замедленное репликативное старение [6-7].To treat injuries and skin defects, several methods have been developed for using mesenchymal stem cells in suspensions for intradermal administration [pat. 2271818, 2004; Pat. 2526814, 2013; Pat. No. 2671642, 2018]. All of them involve the introduction of single cells around and into ischemic tissues. The key disadvantage of this method is the death of more than 90% of cells after transplantation, which significantly reduces the therapeutic effectiveness [5]. There are various approaches to increase the effectiveness of MMSC-based treatment. One optimization method is to obtain cell spheroids. Spheroid culture is a promising approach to facilitate the creation of dynamic three-dimensional environments that preserve cell-cell interactions and extracellular matrices. Mesenchymal stem cell spheroids demonstrate increased anti-inflammatory and angiogenic activity, improved survival and delayed replicative senescence [6-7].

На сегодняшний день применение сфероидов в первую очередь рассматривается для восстановления дефектов костной ткани [пат. 2721532, 2017; пат. 2747087, 2020; пат. 2744756, 2020; пат. 2744664, 2020].Today, the use of spheroids is primarily considered for the restoration of bone tissue defects [pat. 2721532, 2017; Pat. 2747087, 2020; Pat. 2744756, 2020; Pat. 2744664, 2020].

Ключевое отличие заявляемого способа от аналогов: использование клеточных сфероидов ММСК для терапии травм и дефектов кожи. Кроме того, в данном изобретении предложено прекондиционирование (добавление в питательную среду во время культивирования сфероидов) клеток аскорбиновой кислотой, выполняющей роль антиоксиданта, что увеличивает секреторную активность клеток и повышает выживаемость клеток после трансплантации в ткани.The key difference between the proposed method and its analogues is the use of MMSC cell spheroids for the treatment of injuries and skin defects. In addition, this invention proposes preconditioning (adding to the nutrient medium during the cultivation of spheroids) of cells with ascorbic acid, which acts as an antioxidant, which increases the secretory activity of cells and increases the survival of cells after transplantation into tissue.

Ключевым сырьем является первичная клеточная культура ММСК. Получение первичной культуры осуществляется путем аспирации красного костного мозга или жировой ткани. ММСК должны быть отделены от других клеток путем культивирования на пластике с адгезивным покрытием на «нулевом» пассаже до достижения конфлюэнтности. Клетки должны отвечать требованиям, установленным Комитетом по мезенхимальным и стромальным стволовым клеткам Международного общества клеточной терапии: The key raw material is the primary cell culture of MMSC. Obtaining a primary culture is carried out by aspiration of red bone marrow or adipose tissue. MMSCs must be separated from other cells by culturing on adhesive-coated plastic at passage zero until confluence is achieved. Cells must meet the requirements established by the Mesenchymal and Stromal Stem Cell Committee of the International Society for Cellular Therapy:

- клетки должны обладать адгезией к культуральному пластику in vitro;- cells must have adhesion to culture plastic in vitro ;

- клеточная популяция экспрессирует специфические поверхностные маркеры CD105, CD90, CD73 (более 95 %) и не экспрессирует CD45, CD34 (допустима положительная экспрессия менее 2 %);- the cell population expresses specific surface markers CD105, CD90, CD73 (more than 95%) and does not express CD45, CD34 (positive expression is acceptable less than 2%);

- клетки должны обладать способностью к дифференцировке в остеоциты, хондроциты и адипоциты.- cells must have the ability to differentiate into osteocytes, chondrocytes and adipocytes.

Способ получения и применения сфероидов мезенхимальных стволовых клеток для лечения травм кожи наглядным образом демонстрируются с помощью следующих иллюстраций: The method of obtaining and using mesenchymal stem cell spheroids for the treatment of skin injuries is clearly demonstrated using the following illustrations :

Фиг. 1. Внешний вид ММСК мыши при культивировании в 2D, (А, монослой) и 3D (Б, сфероид), масштабная черточка – 200 мкм.Fig. 1. Appearance of mouse MMSCs during cultivation in 2D, (A, monolayer) and 3D (B, spheroid), scale bar – 200 µm.

Фиг. 2. Содержание VEGFA (А) и PDGF AB+BB (Б) в лизатах клеток, культивируемых в монослое и в сфероидах без и с добавлением аскорбиновой кислоты, * p < 0,05.Fig. 2. Contents of VEGFA (A) and PDGF AB+BB (B) in lysates of cells cultured in a monolayer and in spheroids without and with the addition of ascorbic acid, * p < 0.05.

Фиг. 3. Динамика стягивания раны после снятия повязки, * p < 0,05.Fig. 3. Dynamics of wound contraction after removal of the bandage, * p < 0.05.

Фиг. 4. Содержание PDGF АВ+ВВ (А) и провоспалительного IL-1β (Б) Fig. 4. Content of PDGF AB+BB (A) and pro-inflammatory IL-1β (B)

в лизатах тканей. * p < 0,05. in tissue lysates. * p < 0.05.

Для получения сфероидов ММСК для лечения повреждений кожи могут быть использованы клетки самого пациента (аутологичные), так и клетки донора (аллогенные).To obtain MMSC spheroids for the treatment of skin lesions, the patient's own cells (autologous) and donor cells (allogeneic) can be used.

1. Клетки культивируют в стандартной питательной среде, поддерживающей активную пролиферацию ММСК. Может быть использована культуральная среда αMEM, DMEM или DMEM/F12 (в соотношении 3 к 1 по объему). В качестве дополнительных компонентов могут быть использованы: фетальная бычья сыворотка, L-глутамин, заменимые аминокислоты, антибиотик (стрептомицин и пенициллин, гентамицин). Культивирование клеток может проводиться в нормоксических (5 % СО2, 21 % О2) или гипоксических (5 % СО2, 2-7 % О2) условиях. Все описанные варианты питательных сред и условия культивирования широко используются для культивирования ММСК из различных источников, поддерживают жизнеспособность и пролиферативную активность клеток [8, 9].1. Cells are cultured in a standard nutrient medium that supports active proliferation of MMSCs. αMEM, DMEM or DMEM/F12 culture medium (3 to 1 volume ratio) can be used. The following additional components can be used: fetal bovine serum, L-glutamine, non-essential amino acids, antibiotic (streptomycin and penicillin, gentamicin). Cell cultivation can be carried out under normoxic (5% CO 2 , 21% O 2 ) or hypoxic (5% CO 2 , 2-7% O 2 ) conditions. All described variants of nutrient media and cultivation conditions are widely used for culturing MMSCs from various sources and support the viability and proliferative activity of cells [8, 9].

2. Для получения клеточных сфероидов культивируемые ММСК снимают с помощью раствора протеолитических ферментов с флакона согласно стандартной процедуре и переносят в агарозные подложки, помещенные в культуральную среду аналогичного состава (п.1). Как вариант осуществления изобретения, для получения сфероидов могут быть использованы 96-луночные планшеты с неадгезивной поверхностью. Также как и агарозные подложки, 96-луночные планшеты позволяют получить строго определенное количество сфероидов приблизительно одинаковых размеров.2. To obtain cell spheroids, cultured MMSCs are removed from the vial using a solution of proteolytic enzymes according to the standard procedure and transferred to agarose substrates placed in a culture medium of a similar composition (step 1). As an embodiment of the invention, 96-well plates with a non-adhesive surface can be used to obtain spheroids. Just like agarose substrates, 96-well plates allow you to obtain a strictly defined number of spheroids of approximately the same size.

Как вариант осуществления изобретения, в питательную среду может быть добавлена аскорбиновая кислота. Витамин С (аскорбиновая кислота) участвует в синтезе коллагена, а также обладает антиоксидантными свойствами [10]. При культивировании ММСК в монослое добавление аскорбиновой кислоты способствует увеличению пролиферации клеток, а также задерживает старение клеток [11, 12]. Ключевые свойства витамина С обуславливают его применения для заживления ран [13]. Добавление аскорбиновой кислоты способствует увеличению секреторной активности клеточных сфероидов (пример 1), а также значительно снижает воспалительные процессы, происходящие в ране (пример 2).As an embodiment of the invention, ascorbic acid can be added to the nutrient medium. Vitamin C (ascorbic acid) is involved in collagen synthesis and also has antioxidant properties [10]. When MMSCs are cultured in a monolayer, the addition of ascorbic acid helps to increase cell proliferation and also delays cell aging [11, 12]. The key properties of vitamin C determine its use in wound healing [13]. The addition of ascorbic acid helps to increase the secretory activity of cell spheroids (example 1), and also significantly reduces the inflammatory processes occurring in the wound (example 2).

3. Культивирование клеток в агарозных подложках может быть осуществлено в течение от 12 часов до 4 суток. Для формирования клеточных сфероидов необходимо не менее 12 часов. Жизнеспособность 3D-структур (сохранение формы) сохраняется в течение 4 суток, при замене питательной среды 1 раз в 2 дня.3. Cultivation of cells in agarose substrates can be carried out for from 12 hours to 4 days. It takes at least 12 hours for the formation of cell spheroids. The viability of 3D structures (shape retention) is maintained for 4 days, when the nutrient medium is replaced once every 2 days.

4. После формирования сфероидов их собирают вместе с питательной средой и центрифугируют на низких оборотах (не более 2000 об/мин). К осадку сфероидов добавляют фосфатно-буферный раствор из расчета от 20 до 500 сфероидов на 1 мл и ресуспендируют. Суспензию фосфатно-буферного раствора используют для инъекционного введения клеточных агрегатов по периметру раны. Для нанесения сфероидов непосредственно на рану к осадку сфероидов добавляют коллагеновый гель из расчета от 20 до 500 сфероидов на 1 мл.4. After the formation of spheroids, they are collected together with the nutrient medium and centrifuged at low speed (no more than 2000 rpm). A phosphate-buffered solution is added to the sediment of spheroids at the rate of 20 to 500 spheroids per 1 ml and resuspended. A suspension of phosphate-buffered solution is used to inject cell aggregates around the perimeter of the wound. To apply spheroids directly to the wound, collagen gel is added to the spheroid sediment at the rate of 20 to 500 spheroids per 1 ml.

Пример 1 Example 1

С целью оценки секреторной активности были получены сфероиды ММСК жировой ткани (фиг. 1), культивируемые в стандартных условиях и с добавлением аскорбиновой кислоты (50 мкг/мл). Полученные сфероиды были собраны и перенесены в лунки 12-луночного планшета из расчета 60-70 сфероидов на лунку. Параллельно в отдельные лунки высеяны клетки в максимальной плотности (контрольная группа). Через 8 часов, после адгезии клеток и сфероидов на дне лунки, проводилась замена питательной среды (для сфероидов, полученный при добавлении аскорбиновой кислоты, питательная среда также содержала аскорбиновую кислоту в той же концентрации). Время культивирования после замены среды составило 48 часов. После этого кондиционированная питательная среда была собрана, а клетки лизировали с помощью лизирующего буферного раствора в течение 20 минут при комнатной температуре и постоянном перемешивании. Количество белка в лизатах определяли с помощью набора Pierce BCA Protein Assay Kit (Thermo Scientific, Германия) в соответствии с инструкцией производителя. In order to assess secretory activity, spheroids of MMSCs from adipose tissue were obtained (Fig. 1), cultured under standard conditions and with the addition of ascorbic acid (50 μg/ml). The resulting spheroids were collected and transferred into the wells of a 12-well plate at a rate of 60-70 spheroids per well. In parallel, cells were seeded into separate wells at maximum density (control group). After 8 hours, after the cells and spheroids had adhered to the bottom of the well, the nutrient medium was replaced (for spheroids obtained by adding ascorbic acid, the nutrient medium also contained ascorbic acid at the same concentration). The cultivation time after changing the medium was 48 hours. After this, the conditioned culture medium was collected, and the cells were lysed using lysis buffer solution for 20 minutes at room temperature with constant stirring. The amount of protein in the lysates was determined using the Pierce BCA Protein Assay Kit (Thermo Scientific, Germany) according to the manufacturer's instructions.

Определение VEGFA (фиг. 2А) в кондиционированной питательной среде проводили с использованием метода интерферометрии слоя биомолекул по разработанной ранее методике [14]. Определение PDGF (фиг. 2Б) проводили методом иммунноблоттинга. Таким образом, секреция PDGF AB+BB и VEGFA при 3D-культивировании клеток увеличивается в 2 и 3 раза соответственно.The determination of VEGFA (Fig. 2A) in a conditioned nutrient medium was carried out using the biomolecule layer interferometry method according to a previously developed method [14]. Determination of PDGF (Fig. 2B) was performed by immunoblotting. Thus, the secretion of PDGF AB+BB and VEGFA during 3D cell culture increases by 2 and 3 times, respectively.

Пример 2Example 2

В качестве тест-системы использованы мыши линии Balb/c, самки в возрасте 5-6 месяцев. Животные были поделены на 5 групп (4 экспериментальные и 1 контрольная). Все процедуры проводили под общим наркозом в соответствии с требованиями по гуманному обращению с лабораторными животными.Balb/c mice, females aged 5-6 months, were used as a test system. The animals were divided into 5 groups (4 experimental and 1 control). All procedures were performed under general anesthesia in accordance with the requirements for the humane treatment of laboratory animals.

Предварительно со спины животного удаляли шерсть. Травму наносили путем вырезания полнослойного лоскута кожи диаметром 1,5 см. Затем проводили инъекцию фосфатно-буферного раствора (контроль) или суспензии сфероидов ММСК (90-100 сфероидов) в объеме 200 мкл по периметру раны. Поверх травмы накладывали непроницаемую клеящуюся повязку. Через 2 суток повязку снимали, после удаления пленки место травмы фотографировали каждые 2-3 дня. Измерение площади раны по мере заживления проводили с помощью программы ImageJ v1.43. Установлено значительное уменьшение площади раны на раннем этапе в 3 из 4 экспериментальных групп по сравнению с контрольной (фиг. 3). First, the hair was removed from the back of the animal. The injury was caused by cutting out a full-thickness flap of skin with a diameter of 1.5 cm. Then, a phosphate-buffered solution (control) or a suspension of MMSC spheroids (90-100 spheroids) in a volume of 200 μl was injected around the perimeter of the wound. An impermeable adhesive dressing was applied over the injury. After 2 days, the bandage was removed, and after removing the film, the injury site was photographed every 2-3 days. Measurement of the wound area during healing was carried out using the ImageJ v1.43 program. A significant reduction in wound area was found at an early stage in 3 of 4 experimental groups compared to the control group (Fig. 3).

Гистологический анализ проводили по стандартной методике [15], срезы окрашивали гематоксилином и эозином. Процесс заживления во всех препаратах охарактеризован как заживление под струпом. Плотной рубцовой ткани не сформировано ни в одном из образцов, воспалительный инфильтрат присутствует в слабой или умеренной степени.Histological analysis was carried out according to the standard method [15], sections were stained with hematoxylin and eosin. The healing process in all preparations is characterized as healing under the scab. Dense scar tissue was not formed in any of the samples; the inflammatory infiltrate was present to a weak or moderate degree.

Для оценки уровня факторов роста и цитокинов в тканях после инъекции сфероидов ММСК образцы тканей были механически гомогенизированы в лизирующем буферном растворе с последующим центрифугированием. Количество белка в лизатах определяли с помощью набора Pierce BCA Protein Assay Kit (Thermo Scientific, Германия) в соответствии с инструкцией производителя. Определение IL-1β проводили методом иммуноферментного анализа с использованием коммерческого набора Mouse IL-1 beta ELISA Kit (ab100705, Abcam, Великобритания), содержание PDGF AB+BB проводили методом иммуноблоттинга. To assess the level of growth factors and cytokines in tissues after injection of MMSC spheroids, tissue samples were mechanically homogenized in a lysis buffer solution, followed by centrifugation. The amount of protein in the lysates was determined using the Pierce BCA Protein Assay Kit (Thermo Scientific, Germany) according to the manufacturer's instructions. IL-1β was determined by enzyme immunoassay using a commercial Mouse IL-1 beta ELISA Kit (ab100705, Abcam, UK), PDGF AB+BB content was determined by immunoblotting.

Установлено значительное увеличение PDGF AB+BB (фиг. 4А) в экспериментальной группе, получившей инъекцию сфероидов ММСК красного костного мозга, по сравнению с контрольной группой, а также отмечено достоверное снижение воспалительного цитокина IL-1β (фиг. 4Б) в тканях животных, получивших инъекцию выращенных в присутствии аскорбиновой кислоты сфероидов ММСК красного костного мозга, по сравнению с контрольными животными.A significant increase in PDGF AB+BB was established (Fig. 4A) in the experimental group that received injection of red bone marrow MMSC spheroids compared to the control group, and a significant decrease in the inflammatory cytokine IL-1β was also noted (Fig. 4B) in the tissues of animals that received injection of red bone marrow MMSC spheroids grown in the presence of ascorbic acid, compared with control animals.

Для способа получения и применения сфероидов мезенхимальных стволовых клеток для лечения травм кожи необходимы мезенхимальные стволовые (стромальные) клетки красного костного мозга, которые культивируют в питательной среде. При достижении конфлюэнтности 80 % и более клетки снимают по стандартной процедуре, центрифугируют и переносят в агарозные подложки, препятствующие адгезии клеток. Клетки в агарозных подложках культивируют до получения сфероидов. Сфероиды собирают вместе с питательной средой и центрифугируют. Супернатант удаляют, осадок сфероидов аккуратно ресуспендируют в фосфатно-буферном растворе из расчета от 20 до 150 сфероидов на 1 мл. Введение суспензии клеток осуществляют подкожно по периметру раны из расчета от 5 до 30 сфероидов на 1 см2. При этом возможно использование мезенхимальных стволовых клеток жировой ткани. При этом возможно использование гипоксических условий культивирования – 37 оС, 5 % СО2, от 2 до 7 % О2 и относительная влажность 90-98 %. При этом вместо фосфатно-буферного раствора может быть использован коллагеновый гель, который наносят на поверхность раневого ложа из расчета от 5 до 30 сфероидов на 1 см2. При этом в питательную среду во время культивирования сфероидов может быть добавлена аскорбиновая кислота в концентрации от 10 до 100 мкг/мл. The method for obtaining and using mesenchymal stem cell spheroids for the treatment of skin injuries requires red bone marrow mesenchymal stem (stromal) cells, which are cultured in a nutrient medium. When confluency reaches 80% or more, the cells are removed according to a standard procedure, centrifuged and transferred to agarose substrates that prevent cell adhesion. Cells are cultured on agarose supports until spheroids are obtained. The spheroids are collected together with the nutrient medium and centrifuged. The supernatant is removed, and the sediment of spheroids is carefully resuspended in a phosphate-buffered solution at a rate of 20 to 150 spheroids per 1 ml. The cell suspension is administered subcutaneously along the perimeter of the wound at a rate of 5 to 30 spheroids per 1 cm 2 . In this case, it is possible to use mesenchymal stem cells from adipose tissue. In this case, it is possible to use hypoxic cultivation conditions - 37 o C, 5% CO 2 , from 2 to 7% O 2 and relative humidity 90-98%. In this case, instead of a phosphate buffer solution, collagen gel can be used, which is applied to the surface of the wound bed at the rate of 5 to 30 spheroids per 1 cm 2 . In this case, ascorbic acid can be added to the nutrient medium during the cultivation of spheroids at a concentration of 10 to 100 μg/ml.

Список использованной литературы List of used literature

[1] Dash B. C. et al. Stem cells and engineered scaffolds for regenerative wound healing //Bioengineering. – 2018. – Т. 5. – №. 1. – С. 23.[1] Dash B. C. et al. Stem cells and engineered scaffolds for regenerative wound healing //Bioengineering. – 2018. – T. 5. – No. 1. – P. 23.

[2] Song N., Scholtemeijer M., Shah K. Mesenchymal stem cell immunomodulation: mechanisms and therapeutic potential //Trends in Pharmacological Sciences. – 2020. – Т. 41. – №. 9. – С. 653-664.[2] Song N., Scholtemeijer M., Shah K. Mesenchymal stem cell immunomodulation: mechanisms and therapeutic potential //Trends in Pharmacological Sciences. – 2020. – T. 41. – No. 9. – pp. 653-664.

[3] Han Y. et al. Mesenchymal stem cells for regenerative medicine //Cells. – 2019. – Т. 8. – №. 8. – С. 886.[3] Han Y. et al. Mesenchymal stem cells for regenerative medicine //Cells. – 2019. – T. 8. – No. 8. – P. 886.

[4] Han H. W., Asano S., Hsu S. Cellular spheroids of mesenchymal stem cells and their perspectives in future healthcare //Applied Sciences. – 2019. – Т. 9. – №. 4. – С. 627.[4] Han H. W., Asano S., Hsu S. Cellular spheroids of mesenchymal stem cells and their perspectives in future healthcare //Applied Sciences. – 2019. – T. 9. – No. 4. – P. 627.

[5] Bhang S. H. et al. Angiogenesis in ischemic tissue produced by spheroid grafting of human adipose-derived stromal cells //Biomaterials. – 2011. – Т. 32. – №. 11. – С. 2734-2747.[5] Bhang S. H. et al. Angiogenesis in ischemic tissue produced by spheroid grafting of human adipose-derived stromal cells //Biomaterials. – 2011. – T. 32. – No. 11. – pp. 2734-2747.

[6] Cesarz Z., Tamama K. Spheroid culture of mesenchymal stem cells // Stem cells international. – 2016. – Т. 2016.[6] Cesarz Z., Tamama K. Spheroid culture of mesenchymal stem cells // Stem cells international. – 2016. – T. 2016.

[7] Bauman E. et al. Xeno-free pre-vascularized spheroids for therapeutic applications // Scientific reports. – 2018. – Т. 8. – №. 1. – С. 1-13.[7] Bauman E. et al. Xeno-free pre-vascularized spheroids for therapeutic applications // Scientific reports. – 2018. – T. 8. – No. 1. – pp. 1-13.

[8] Both S. K. et al. A rapid and efficient method for expansion of human mesenchymal stem cells //Tissue engineering. – 2007. – Т. 13. – №. 1. – С. 3-9.[8] Both S. K. et al. A rapid and efficient method for expansion of human mesenchymal stem cells //Tissue engineering. – 2007. – T. 13. – No. 1. – pp. 3-9.

[9] Dhanasekaran M. et al. A comprehensive study on optimization of proliferation and differentiation potency of bone marrow derived mesenchymal stem cells under prolonged culture condition //Cytotechnology. – 2013. – Т. 65. – №. 2. – С. 187-197.[9] Dhanasekaran M. et al. A comprehensive study on optimization of proliferation and differentiation potency of bone marrow derived mesenchymal stem cells under prolonged culture condition //Cytotechnology. – 2013. – T. 65. – No. 2. – pp. 187-197.

[10] DePhillipo N. N. et al. Efficacy of vitamin C supplementation on collagen synthesis and oxidative stress after musculoskeletal injuries: a systematic review //Orthopaedic journal of sports medicine. – 2018. – Т. 6. – №. 10. – С. 2325967118804544.[10] DePhillipo N. N. et al. Efficacy of vitamin C supplementation on collagen synthesis and oxidative stress after musculoskeletal injuries: a systematic review //Orthopedic journal of sports medicine. – 2018. – T. 6. – No. 10. – P. 2325967118804544.

[11] Fujisawa K. et al. Evaluation of the effects of ascorbic acid on metabolism of human mesenchymal stem cells //Stem cell research & therapy. – 2018. – Т. 9. – №. 1. – С. 1-12.[11] Fujisawa K. et al. Evaluation of the effects of ascorbic acid on metabolism of human mesenchymal stem cells //Stem cell research & therapy. – 2018. – T. 9. – No. 1. – pp. 1-12.

[12] Yang M. et al. Ascorbic acid inhibits senescence in mesenchymal stem cells through ROS and AKT/mTOR signaling //Cytotechnology. – 2018. – Т. 70. – №. 5. – С. 1301-1313.[12] Yang M. et al. Ascorbic acid inhibits senescence in mesenchymal stem cells through ROS and AKT/mTOR signaling //Cytotechnology. – 2018. – T. 70. – No. 5. – pp. 1301-1313.

[13] Chokesuwattanaskul S. et al. High dose oral vitamin C and mesenchymal stem cells aid wound healing in a diabetic mouse model //Journal of Wound Care. – 2018. – Т. 27. – №. 5. – С. 334-339.[13] Chokesuwattanaskul S. et al. High dose oral vitamin C and mesenchymal stem cells aid wound healing in a diabetic mouse model // Journal of Wound Care. – 2018. – T. 27. – No. 5. – pp. 334-339.

[14] Волкова М. В. и др. Адаптация метода интерферометрии слоя биомолекул для количественной оценки содержания фактора роста эндотелия сосудов в кондиционированной клеточной среде //Биофизика. – 2020. – Т. 65. – №. 6. – С. 1099-1106.[14] Volkova M.V. et al. Adaptation of the interferometry method of a layer of biomolecules for quantitative assessment of the content of vascular endothelial growth factor in a conditioned cellular medium // Biophysics. – 2020. – T. 65. – No. 6. – pp. 1099-1106.

[15] Ham A. W. Histology. – JB Lippincott, 1953.[15] Ham A. W. Histology. – J.B. Lippincott, 1953.

Claims (4)

1. Способ получения и применения сфероидов мезенхимальных стволовых клеток для лечения травм кожи, который включает в себя культивирование мезенхимальных стволовых клеток красного костного мозга до конфлюэнтности 80% и более, затем клетки снимают по стандартной процедуре, центрифугируют и переносят в агарозные подложки, препятствующие адгезии клеток, далее клетки в агарозных подложках культивируют в питательной среде, содержащей аскорбиновую кислоту в концентрации от 10 до 100 мкг/мл, до получения сфероидов, сфероиды собирают вместе с питательной средой из агарозных подложек и центрифугируют, супернатант удаляют, а сфероиды ресуспендируют в фосфатно-буферном растворе из расчета от 20 до 150 сфероидов на 1 мл и осуществляют введение суспензии подкожно по периметру раны из расчета от 5 до 30 сфероидов на 1 см2.1. A method for obtaining and using mesenchymal stem cell spheroids for the treatment of skin injuries, which includes culturing red bone marrow mesenchymal stem cells to a confluency of 80% or more, then the cells are removed according to a standard procedure, centrifuged and transferred to agarose substrates that prevent cell adhesion , then the cells in agarose substrates are cultured in a nutrient medium containing ascorbic acid at a concentration of 10 to 100 μg/ml until spheroids are obtained, the spheroids are collected together with the nutrient medium from the agarose substrates and centrifuged, the supernatant is removed, and the spheroids are resuspended in phosphate buffer solution at a rate of 20 to 150 spheroids per 1 ml and the suspension is administered subcutaneously along the perimeter of the wound at a rate of 5 to 30 spheroids per 1 cm 2 . 2. Способ получения сфероидов мезенхимальных стволовых клеток для лечения травм кожи по п.1, отличающийся тем, что используются мезенхимальные стволовые клетки жировой ткани.2. A method for obtaining spheroids of mesenchymal stem cells for the treatment of skin injuries according to claim 1, characterized in that mesenchymal stem cells of adipose tissue are used. 3. Способ получения сфероидов мезенхимальных стволовых клеток для лечения травм кожи по п.1, отличающийся тем, что возможно использование гипоксических условий культивирования – 37°С, 5% СО2, от 2 до 7% О2 и относительная влажность 90-98%.3. A method for obtaining spheroids of mesenchymal stem cells for the treatment of skin injuries according to claim 1, characterized in that it is possible to use hypoxic cultivation conditions - 37°C, 5% CO 2 , from 2 to 7% O 2 and relative humidity 90-98% . 4. Способ применения сфероидов мезенхимальных стволовых клеток для лечения травм кожи по п.1, отличающийся тем, что вместо фосфатно-буферного раствора используют коллагеновый гель, который наносят на поверхность раневого ложа из расчета от 5 до 30 сфероидов на 1 см2.4. The method of using mesenchymal stem cell spheroids for the treatment of skin injuries according to claim 1, characterized in that instead of a phosphate-buffered solution, a collagen gel is used, which is applied to the surface of the wound bed at the rate of 5 to 30 spheroids per 1 cm 2 .
RU2022124888A 2022-09-22 Method of obtaining and using mesenchymal stem cell spheroids for; treatment of skin injuries RU2812015C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2812015C1 true RU2812015C1 (en) 2024-01-22

Family

ID=

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210062152A1 (en) * 2019-09-04 2021-03-04 Metatech (Ap) Inc. Three-dimensional cell spheroid with high proliferation activity, and producing method and use therefor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210062152A1 (en) * 2019-09-04 2021-03-04 Metatech (Ap) Inc. Three-dimensional cell spheroid with high proliferation activity, and producing method and use therefor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БОЯРИНЦЕВ В.В. и др. Оценка перспективности использования культур мезенхимальных стволовых клеток для лечения ожогов и обморожений, Сборник статей II Всероссийской научно-технической конференции, Состояние и перспективы развития современной науки по направлению "Биотехнические системы и технологии", 2020. ДУРЫМАНОВ М.О. и др. Возможные стратегии использования мезенхимальных стволовых клеток для лечения обморожений, Известия российской военно-медицинской академии, 2020, 2. CESARZ Z. et al. Spheroid culture of mesenchymal stem cells, Stem cells international., 2016. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230405180A1 (en) Mesenchymal stem cell-hydrogel-biodegradable or mesenchymal stem cell-hydrogel-undegradable support composition for skin regeneration or wound healing
Raghuram et al. Role of stem cell therapies in treating chronic wounds: A systematic review
Strong et al. Stem cells and tissue engineering: regeneration of the skin and its contents
Andia et al. Biological therapies in regenerative sports medicine
Yang et al. Vitamin C plus hydrogel facilitates bone marrow stromal cell-mediated endometrium regeneration in rats
Hassan et al. Role of adipose‐derived stem cells in wound healing
Yang et al. Comparison of mesenchymal stem cells derived from gingival tissue and periodontal ligament in different incubation conditions
Gimble et al. Adipose-derived adult stem cells: isolation, characterization, and differentiation potential
Kuhbier et al. Isolation, characterization, differentiation, and application of adipose-derived stem cells
Deptuła et al. Adipose‐derived stromal cells for nonhealing wounds: emerging opportunities and challenges
Smolinska et al. Current status of the applications of conditioned media derived from mesenchymal stem cells for regenerative medicine
KR102473820B1 (en) injectable composition comprising mesenchymal stem cells-hydrogel and preparation, freeze and thaw method thereof
Tamari et al. Acceleration of wound healing with stem cell-derived growth factors.
Debuc et al. Improving autologous fat grafting in regenerative surgery through stem cell-assisted lipotransfer
CN108348555B (en) Cell expansion methods and therapeutic compositions
Hodgkinson et al. Adult stem cells in tissue engineering
Zahorec et al. Autologous mesenchymal stem cells application in post-burn scars treatment: a preliminary study
Yang et al. Platelet poor plasma gel combined with amnion improves the therapeutic effects of human umbilical cord‑derived mesenchymal stem cells on wound healing in rats
Brouard et al. G-CSF increases mesenchymal precursor cell numbers in the bone marrow via an indirect mechanism involving osteoclast-mediated bone resorption
Yang et al. The therapeutic application of stem cells and their derived exosomes in the treatment of radiation-induced skin injury
Zupan Tissue Injury and Regeneration, and Age-Related Degeneration
García-Guerrero et al. How to enhance MSCs therapeutic properties? An insight on potentiation methods
KR20180072644A (en) Mesenchymal stem cell culture media for preventing or treating immune disease or inflammatory disease and a method for preparing the same
RU2812015C1 (en) Method of obtaining and using mesenchymal stem cell spheroids for; treatment of skin injuries
KR20210145705A (en) Mesenchymal stem cell culture media for preventing or treating inflammatory disease and a method for preparing the same