RU2242980C1 - Culture of genetically non-modified human chondroprogenitory cells and method for their preparing - Google Patents
Culture of genetically non-modified human chondroprogenitory cells and method for their preparingInfo
- Publication number
- RU2242980C1 RU2242980C1 RU2003131983/15A RU2003131983A RU2242980C1 RU 2242980 C1 RU2242980 C1 RU 2242980C1 RU 2003131983/15 A RU2003131983/15 A RU 2003131983/15A RU 2003131983 A RU2003131983 A RU 2003131983A RU 2242980 C1 RU2242980 C1 RU 2242980C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cells
- culture
- human
- growth
- cultured
- Prior art date
Links
Landscapes
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение касается недифференцированных клеток животных и человека и способов их получения.The invention relates to undifferentiated animal and human cells and methods for their preparation.
Лечение дегенеративных заболеваний и травм опорно-двигательного аппарата до настоящего времени является сложнейшей задачей медицины. Это обусловлено широкой распространенностью данных заболеваний, большим процентом инвалидизации, снижением качества жизни больных, отсутствием эффективных методов лечения. Несмотря на углубление представлений о этиологии, патогенезе, процессах регенерации костной и хрящевой ткани, современные методы распространенные в восстановительной хирургии не всегда позволяют восполнить структуру и функцию поврежденных органов и тканей, что обусловлено дегенеративными процессами в рамках самого заболевания, массивностью травматического повреждения, несостоятельность систем репарации, вследствие системных заболеваний и возрастных особенностей больных (Mankin et al. 1982., Buckwalter et al. 1994.). Одной из точек приложения в лечении заболеваний опорно-двигательного аппарата является стимуляция процессов репарации костной и хрящевой тканей.The treatment of degenerative diseases and injuries of the musculoskeletal system is still the most difficult task of medicine. This is due to the widespread prevalence of these diseases, a high percentage of disability, a decrease in the quality of life of patients, and the lack of effective treatment methods. Despite the deepening of ideas about the etiology, pathogenesis, processes of regeneration of bone and cartilage, modern methods common in reconstructive surgery do not always allow to replenish the structure and function of damaged organs and tissues, which is due to degenerative processes in the framework of the disease itself, the massiveness of traumatic damage, the failure of repair systems , due to systemic diseases and age-related characteristics of patients (Mankin et al. 1982., Buckwalter et al. 1994.). One of the points of application in the treatment of diseases of the musculoskeletal system is the stimulation of bone and cartilage tissue repair processes.
В настоящие время широко используются различные биологические и синтетические материалы в виде имплантатов, в том числе с применением ауто- и алло-генных фибробластов, мезенхимальных стволовых клеток костного мозга, других элементов костного мозга, хондроцитов и др., с целью направленной остео- и хондро-регенерации (Ashton et al. 1980., Aston et al. 1986., Brittberg et al. 1994.). Как показано рядом авторов, используемые биологические и синтетические материалы не вызывают достаточной стимуляции репаративных процессов для восстановления структуры и функции ткани (Coletty et al. 1972., Fumkawa et al. 1980.).Currently, various biological and synthetic materials in the form of implants are widely used, including with the use of auto- and allogeneic fibroblasts, bone marrow mesenchymal stem cells, other elements of the bone marrow, chondrocytes, etc., with the aim of directed osteo- and chondro regeneration (Ashton et al. 1980., Aston et al. 1986., Brittberg et al. 1994.). As shown by several authors, the used biological and synthetic materials do not cause sufficient stimulation of reparative processes to restore the structure and function of the tissue (Coletty et al. 1972., Fumkawa et al. 1980.).
Ауто- и аллогенные фибробласты представляют из себя дифференцированные клетки с низкими потенциями к пролиферации, миграции, направленной дифференцировке и репарации.Auto and allogeneic fibroblasts are differentiated cells with low potentials for proliferation, migration, directed differentiation and repair.
Ауто- и аллогенный костный мозг, получаемый путем стернальной пункции или трипанобиопсии гребня подвздошной кости взрослого человека (Yoo et al. 1998.) характеризуется клеточной неоднородностью, низким содержание гематогенных стволовых клеток, которые также обладают ограниченными способностями к пролиферации, миграции и репарации. Кроме того, фибробласты, клеточные элементы костного мозга, полученные от взрослого человека, экспрессируют антигены гистосовместимости I и II классов. Применение ауто- и аллогенных фибробластов, костного мозга оказывают выраженное трофическое действие, активируя неповрежденные участки ткани, однако в организме реципиента не "развиваются" и в результате элиминируются, но могут отторгаться и вызывать местные воспалительные реакции с дальнейшим развитием не гиалиновой, а волокнисто-хрящевой или фиброзной ткани (Coletty et al. 1972, Fumkawa et al. 1980. Патент US Grande et al. 6214369, 04.10. 2001).Auto- and allogeneic bone marrow obtained by sternal puncture or trypanobiopsy of an adult iliac crest (Yoo et al. 1998.) is characterized by cellular heterogeneity, low hematogenous stem cell counts, which also have limited ability to proliferate, migrate and repair. In addition, fibroblasts, bone marrow cell elements obtained from an adult express histocompatibility antigens of classes I and II. The use of auto- and allogeneic fibroblasts and bone marrow exert a pronounced trophic effect, activating intact tissue sites, however, the recipient does not “develop” in the body and, as a result, is eliminated, but may be rejected and cause local inflammatory reactions with further development not of hyaline, but fibrous-cartilage or fibrous tissue (Coletty et al. 1972, Fumkawa et al. 1980. US Patent Grande et al. 6214369, 04.10. 2001).
Ауто- или аллогенные хондроциты, являясь зрелыми дифференцированными клетками хрящевой ткани, обладают ограниченной пролиферативной активностью, что не позволяет получать эти клетки в достаточном количестве с сохранением фенотипа (Brittberg et al. 1994., Katsube et al. 1999. Патент US McPherson et al. 6150163, 11.21.2000).Auto- or allogeneic chondrocytes, being mature differentiated cartilage cells, have limited proliferative activity, which does not allow to obtain these cells in sufficient quantities while maintaining the phenotype (Brittberg et al. 1994., Katsube et al. 1999. US McPherson et al. 6150163, 11.21.2000).
Известные способы получения хондропрогениторных клеток человека из фетальной хрящевой ткани, полученной на разных сроках гестации, включают в себя последовательную механическую и ферментативную дезагрегацию исходной хрящевой ткани с использованием различных ферментных растворов и их комбинации (коллагеназа, проназа, гиалуронидаза, деоксирибонуклеаза и др) в различных концентрациях. В зависимости от способов дезагрегации можно получать различное количество клеток с необходимым фенотипом и различное количество жизнеспособных клеток от 50 до 80%. Для культивирования хондропрогениторных клеток используются как непокрытые носителями чашки Петри, культуральные флаконы, так и на различных неселективных подложках из коллагена, агарозы и др. (Brittberg et al. 1994, Fuchs et al. 2002). Перечисленные способы культивирования клеток в монослое не позволяют осуществлять более 2-3 пассажей без потери фенотипа хондропрогениторных клеток, которые дедифференцируются в фибробластоподобные клетки. Известны способы культивирования хондропрогениторных клеток в суспензии с использованием различных трехмерных носителей (альгинат, полигликолид, полилактат, ателоколлаген), что позволяет вести культуру более длительное время без потери фенотипа клеток (Kimura et al. 1984., Matsusaki et al. 1998).Known methods for producing human chondroprogenitor cells from fetal cartilage obtained at different gestation periods include sequential mechanical and enzymatic disaggregation of the original cartilage tissue using various enzyme solutions and their combination (collagenase, pronase, hyaluronidase, deoxyribonuclease, etc.) at various concentrations . Depending on the methods of disaggregation, you can get a different number of cells with the necessary phenotype and a different number of viable cells from 50 to 80%. For the cultivation of chondroprogenitor cells, both Petri dishes uncovered by carriers, culture bottles, and on various non-selective substrates from collagen, agarose, etc. are used (Brittberg et al. 1994, Fuchs et al. 2002). The listed methods of culturing cells in a monolayer do not allow more than 2–3 passages without loss of the phenotype of chondroprogenitor cells that dedifferentiate into fibroblast-like cells. Known methods for the cultivation of chondroprogenitor cells in suspension using various three-dimensional carriers (alginate, polyglycolide, polylactate, atelocollagen), which allows you to conduct culture for a longer time without losing the phenotype of the cells (Kimura et al. 1984., Matsusaki et al. 1998).
Хондропрогениторные клетки, получаемые из фетальной хрящевой ткани путем последовательной дезагрегации и культивирования в селективных средах при трансплантации с высокой эффективностью пролиферируют, мигрируют, встраиваются в очаг повреждения, дифференцируются в хондроциты или остеоциты, в зависимости от микроокружения, синтезируют внеклеточный матрикс, стимулируют ангиогенез (патент RU 2160112, 12.10.2000).Chondroprogenitor cells obtained from fetal cartilage by sequential disaggregation and cultivation in selective media during transplantation proliferate, migrate, integrate into the lesion site, differentiate into chondrocytes or osteocytes, depending on the microenvironment, synthesize the extracellular matrix, stimulate angiogenesis 2160112, 10/12/2000).
Применения в качестве трансплантата культуры хондропрогениторных клеток позволяет повысить эффективность лечения и избежать нежелательных результатов.The use of a culture of chondro-progenitor cells as a graft can increase the effectiveness of treatment and avoid undesirable results.
Технической задачей настоящего изобретения является получение гомогенной культуры хондропрогенеторных клеток для трансплантации при травматических и дегенеративных заболеваниях хрящевой и костной ткани, для повышения эффективности их лечения.An object of the present invention is to obtain a homogeneous culture of chondrogenetic cells for transplantation in traumatic and degenerative diseases of cartilage and bone tissue, to increase the effectiveness of their treatment.
Для решения поставленной задачи предложена группа изобретений, объединенных общим изобретательским замыслом.To solve this problem, a group of inventions is proposed, united by a common inventive concept.
Один из объектов - культура генетически немодифицированных хондропрогениторных клеток человека. Культура получена из гиалинового хряща эмбрионов человека 1-2 триместра беременности и содержит аггрекан- и коллаген II-экспрессирующих клеток не менее 80% и не более 20% примесных клеток. Второй объект - способ получения хондропрогениторных клеток. Хрящевую ткань эмбрионов человека 1-2 триместра беременности отмывают, механически измельчают и подвергают ферментативной дезагрегации в течении 40-90 мин в растворе, содержащем 0,01-0,1%-ный раствор коллагеназы II типа, 0,05-0,1%-ный раствор проназы Е. Суспензию первичных диссоциированных хондропрогениторных клеток засевают с плотностью не менее 1×106 кл/мл и культивируют в среде, содержащей ростовую среду DMEM/F12, 10% эмбриональной телячьей сыворотки с добавлением ростовых добавок и факторов роста.One of the objects is the culture of genetically unmodified human chondroprogenitor cells. The culture was obtained from the hyaline cartilage of human embryos of 1-2 trimesters of pregnancy and contains aggrecan and collagen II-expressing cells of at least 80% and not more than 20% of impurity cells. The second object is a method for producing chondroprogenitor cells. Cartilage tissue of human embryos of 1-2 trimesters of pregnancy is washed, mechanically crushed and subjected to enzymatic disaggregation for 40-90 min in a solution containing 0.01-0.1% type II collagenase solution, 0.05-0.1% pronase E. solution. Suspension of primary dissociated chondroprogenitor cells is seeded with a density of at least 1 × 10 6 cells / ml and cultured in a medium containing DMEM / F12 growth medium, 10% fetal calf serum with the addition of growth additives and growth factors.
Среду неоднократно меняют. При достижении клеточной культуры конфлюэнтного состояния осуществляют пассирование с использованием раствора трипсина для дезагрегации монослоя. Плотность посева 1×106 кл./мл.The environment is repeatedly changed. Upon reaching the cell culture of the confluent state, passaging is carried out using a trypsin solution to disaggregate the monolayer. Sowing density 1 × 10 6 cells / ml.
Клетки культивируют 18-25 дней при 37°С в атмосфере 5% СО2. Пассируют культуру не более двух раз.Cells are cultured for 18-25 days at 37 ° C in an atmosphere of 5% CO 2 . Passport culture no more than two times.
Способ осуществляется следующим образомThe method is as follows
Для приготовления биотрансплантата используется фетальный абортивный материал, полученный при искусственном прерывании беременности у здоровых, предварительно обследованных на наличие вирусных и бактериальных инфекций женщин. Фетальный материал переносят в стерильный сосуд с раствором Хэнкса и гентамицина (80 мг/л). Дальнейшая работа производится в стерильных условиях ламинарного бокса. Выделенная с помощью хирургических инструментов хрящевая ткань тщательно отмывается от сгустков крови, максимально отделяются все мягкие ткани (кожа, фасции, мышцы, сухожилия, связки) и костная ткань. Полученную хрящевую ткань измельчают до кусочков не менее 1 мм3.For the preparation of a biograft, fetal abortive material is used, obtained by artificially aborting pregnancy in healthy women previously examined for the presence of viral and bacterial infections. Fetal material is transferred into a sterile vessel with a solution of Hanks and gentamicin (80 mg / l). Further work is done under sterile conditions in a laminar box. The cartilaginous tissue extracted with the help of surgical instruments is thoroughly washed from blood clots, and all soft tissues (skin, fascia, muscles, tendons, ligaments) and bone tissue are maximally separated. The resulting cartilage is crushed to pieces of at least 1 mm 3 .
Затем подвергают ферментативной и механической дезагрегации -освобождение клеточных элементов от тканевого матрикса.Then subjected to enzymatic and mechanical disaggregation - the release of cellular elements from the tissue matrix.
Способ дезагрегации заключается в использовании 0,1%-ного раствора коллагеназы II типа (Sigma), 0,05% раствора проназы Е (Sigma), в одномоментном инкубировании кусочков хрящевой ткани в течение 40-90 мин в двухкомпонентном (1:1) ферментном растворе, последующем измельчении путем многократного пипетирования до получения одноклеточной суспензии. Полученная суспензия трижды отмывается путем центрифугирования при 700 об/мин.The disaggregation method consists in using a 0.1% solution of type II collagenase (Sigma), a 0.05% pronase E solution (Sigma), in one-stage incubation of cartilage tissue pieces for 40-90 min in a two-component (1: 1) enzyme solution, followed by grinding by repeated pipetting to obtain a unicellular suspension. The resulting suspension is washed three times by centrifugation at 700 rpm.
Способ культивированияCultivation method
Суспензию первичных диссоциированных хрящевых клеток, полученных из фетальной хрящевой ткани, культивируют на непокрытых носителями культуральных чашках Петри в среде, содержащей ростовую среду DMEM+F12 (1:1, Gibco BRL), 10% эмбриональной телячьей сыворотки (HПП ПанЭко), 1% ИТС (инсулин, трансферин, селенит. НПП ПанЭко), 50 мкг/мл аскорбиновой кислоты (Sigma), 10 мкг/мл гентамицина, 5 мкг/мл амфотерицина В с добавлением ростовых факторов 5-20 нг/мл bFGF (Sigma) и/или 0,1-10 нг/мл TGFβ1 (Sigma). Замену среды производят каждые 3 дня. При достижении клеточной культуры конфлюэнтного состояния следует пассирование с использованием 0,05%-ного раствора трипсина для дезагрегации монослоя той же культуральной среды, при плотности посева не менее 10×105 кл./мл. Возможно проведение не более двух пассажей вследствие дедифференцировки и изменении фенотипа (снижение количества аггрекан- и коллаген II-экспресирующих клеток) получаемых клеток.A suspension of primary dissociated cartilage cells obtained from fetal cartilage tissue was cultured on uncovered Petri culture plates in medium containing DMEM + F12 growth medium (1: 1, Gibco BRL), 10% fetal calf serum (NPE PanEco), 1% ITS (insulin, transferrin, selenite. NPE PanEco), 50 μg / ml ascorbic acid (Sigma), 10 μg / ml gentamicin, 5 μg / ml amphotericin B with the addition of growth factors 5-20 ng / ml bFGF (Sigma) and / or 0.1-10 ng / ml TGFβ 1 (Sigma). The medium is replaced every 3 days. Upon reaching the confluent cell culture, passaging should be performed using a 0.05% trypsin solution to disaggregate the monolayer of the same culture medium, with a culture density of at least 10 × 10 5 cells / ml. It is possible to carry out no more than two passages due to dedifferentiation and a change in the phenotype (reduction in the number of aggrecan and collagen II-expressing cells) of the resulting cells.
Экспериментально подобранные условия, объединяющие критерии отбора исходного биоматериала и режим культивирования, являются оптимальными для достижения следующих результатов: система последовательной ферментативной дезагрегации исходной ткани позволяет получать максимальное количество жизнеспособных клеток одинакового фенотипа с незначительной примесью гетеротопных клеток; режим культивирования и селективные культуральные среды позволяют максимально наращивать количество аггрекан- и коллаген II-экспресирующих клеток; режим культивирования и селективные культуральные среды позволяют получать гомогенную клеточную культуру с содержанием аггрекан- и коллаген II-экспресирующих клеток не менее 80%; режим культивирования и селективные культуральные среды позволяют получать гомогенную клеточную культуру с содержанием не более 20% примесных клеток.Experimentally selected conditions, combining the criteria for selecting the initial biomaterial and the cultivation mode, are optimal to achieve the following results: a system of sequential enzymatic disaggregation of the original tissue allows you to get the maximum number of viable cells of the same phenotype with a small admixture of heterotopic cells; cultivation mode and selective culture media allow to maximize the number of aggrecan and collagen II-expressing cells; cultivation mode and selective culture media make it possible to obtain a homogeneous cell culture containing at least 80% aggrecan and collagen II-expressing cells; cultivation mode and selective culture media allow to obtain a homogeneous cell culture with a content of not more than 20% impurity cells.
Предлагаемый способ дезагрегации и культивирования хондропрогениторных клеток позволяет получить максимальное количество гомогенных аггрекан- и коллаген II-экспресирующих клеток, обладающих высокими потенциями к пролиферации, дифференцировке и синтезирующих внеклеточный хрящевой матрикс. Культура генетически немодифицированных хондропрогениторных клеток, полученная указанным способом, может быть использована при дегенеративных заболеваниях и травмах опорно-двигательного аппарата.The proposed method for the disaggregation and cultivation of chondroprogenitor cells allows you to get the maximum number of homogeneous aggrecan and collagen II-expressing cells with high potentials for proliferation, differentiation and synthesizing the extracellular cartilage matrix. The culture of genetically unmodified chondroprogenitor cells obtained by this method can be used for degenerative diseases and injuries of the musculoskeletal system.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003131983/15A RU2242980C1 (en) | 2003-10-31 | 2003-10-31 | Culture of genetically non-modified human chondroprogenitory cells and method for their preparing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003131983/15A RU2242980C1 (en) | 2003-10-31 | 2003-10-31 | Culture of genetically non-modified human chondroprogenitory cells and method for their preparing |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2242980C1 true RU2242980C1 (en) | 2004-12-27 |
Family
ID=34388636
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003131983/15A RU2242980C1 (en) | 2003-10-31 | 2003-10-31 | Culture of genetically non-modified human chondroprogenitory cells and method for their preparing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2242980C1 (en) |
-
2003
- 2003-10-31 RU RU2003131983/15A patent/RU2242980C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yin et al. | Induction of mesenchymal stem cell chondrogenic differentiation and functional cartilage microtissue formation for in vivo cartilage regeneration by cartilage extracellular matrix-derived particles | |
EP1201749B1 (en) | Method for producing cartilage implants using chondrocytes grown in-vitro | |
US6482231B1 (en) | Biological material for the repair of connective tissue defects comprising mesenchymal stem cells and hyaluronic acid derivative | |
DE60028666T2 (en) | Use of adipose-derived stromal cells for differentiation into chondrocytes and their use to repair cartilage tissue | |
Nathan et al. | Cell-based therapy in the repair of osteochondral defects: a novel use for adipose tissue | |
US20040101959A1 (en) | Treatment of tissue with undifferentiated mesenchymal cells | |
US20070178074A1 (en) | Chondrocyte Culture Formulations | |
CA2269121A1 (en) | Production of cartilage tissue using cells isolated from wharton's jelly | |
AU2004231498A1 (en) | Materials and methods for augmenting and/or repairing intervertebral discs | |
CN104263699A (en) | Culture method for large-scale preparation of clinical treatment level dermal multipotent stem cells for cell transplantation | |
KR101178153B1 (en) | New stem cell lines, their application and culture methods | |
AU2004230980B2 (en) | Process for producing cartilage cells for transplantation | |
AU766719B2 (en) | Enhanced submucosal tissue graft constructs | |
US9434923B2 (en) | Preparation of parental cell bank from foetal tissue | |
RU2242980C1 (en) | Culture of genetically non-modified human chondroprogenitory cells and method for their preparing | |
RU2242981C1 (en) | Biotransplant and method for treating degenerative and traumatic diseases of articular cartilage | |
CN1981030B (en) | Follicular fluid for prolonged growth and survival of cells for cell therapies | |
WOONG et al. | Use of neonatal chondrocytes for cartilage tissue engineering | |
TWI622649B (en) | Preparation of parental cell bank from foetal tissue | |
KR100684778B1 (en) | Method for Inducing Chondrogenesis From Ultrasound Pretreated Mesenchymal Stem Cells | |
Haisch et al. | Practical aspects in cartilage tissue engineering for reconstructive surgery of the auricle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141101 |