RU2504334C1 - Method of decellularisation of small-calibre blood vessels - Google Patents

Method of decellularisation of small-calibre blood vessels Download PDF

Info

Publication number
RU2504334C1
RU2504334C1 RU2012151082/14A RU2012151082A RU2504334C1 RU 2504334 C1 RU2504334 C1 RU 2504334C1 RU 2012151082/14 A RU2012151082/14 A RU 2012151082/14A RU 2012151082 A RU2012151082 A RU 2012151082A RU 2504334 C1 RU2504334 C1 RU 2504334C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
solution
fragment
hours
stage
Prior art date
Application number
RU2012151082/14A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Артем Сергеевич Насрединов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Федеральный Центр сердца, крови и Эндокринологии имени В.А. Алмазова" Министерства здравоохранения Российской Федерации
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 учреждение "Федеральный Центр сердца, крови и Эндокринологии имени В.А. Алмазова" Министерства здравоохранения Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Федеральный Центр сердца, крови и Эндокринологии имени В.А. Алмазова" Министерства здравоохранения Российской Федерации
Priority to RU2012151082/14A priority Critical patent/RU2504334C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2504334C1 publication Critical patent/RU2504334C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention relates to medicine, namely to regenerative medicine and tissue engineering, and can be applied for obtaining extracellular matrixes of small-caliber blood vessels. For this purpose at the first stage of tissues fragment of blood vessel is washed with distilled water for 1 hour at temperature +4°C. After that, fragment is placed into 0.05% solution of tripsin and 0.02% EDTA for 1 hour at temperature +37°C. At the third stage processing in 0.075% solution of sodium dodecylsulfate is performed for 24 hours at temperature 26°C. After that, fragment is placed into 0.25% solution of Triton X-100 for 24 hours at temperature 26°C. At the fourth stage said fragment is processed with solution which contains 20 mcg/ml of RNA-ase and 200 mcg/ml of DNA-ase I, for 6 hours at temperature +37°C. After each stage of processing, fragment of blood vessel is three times washed in phosphate-salt buffer solution, for 10 minutes each time. The entire process of processing is carried out with constant mixing of solutions and simultaneous vibration, created by vibromotor, located on the external wall of the reservoir.
EFFECT: method makes it possible to increase quality of decellularisation of small-calibre blood vessels, preserve their integrity and ultrastructure for further immobilisation of recipient's cells.
2 ex, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области биологии и медицины, а именно к области регенеративной медицины и тканевой инженерии, и может быть использовано для получения экстрацеллюлярных матриксов органов и тканей, применяемых в реконструктивной хирургии для замены или протезирования функций пораженных органов и тканей.The invention relates to the field of biology and medicine, namely to the field of regenerative medicine and tissue engineering, and can be used to obtain extracellular matrixes of organs and tissues used in reconstructive surgery to replace or replace the functions of the affected organs and tissues.

Экстрацеллюлярный матрикс (ЭЦМ), который используется в тканевой инженерии органов и тканей, может быть получен способом децеллюляризации. Известные способы децеллюляризации предполагают последовательную многоэтапную обработку растворами детергентов и/или ферментов (Amiel GE, Komura М, Shpira О, Yoo JJ, Yazdani S. Berry J, et al. Engineering of blood vessels from acellular collagen matrices coated with human endothelial cells. Tissue Eng 2006, 12:2355; C.Williams, J.Liao, E.M.Joyce, B. Wang, J.B. Leach, M.S. Sacks and J.Y.Wong. Altered structural and mechanical properties in decellularized rabbit carotid arteries, Acta Biomater.5, 993-1005 (2009); патент US 8221777 «Structurally modified acellular tissue engineering scaffolds and methods of production same»; патент RU №2407459, 2009) и различаются по длительности воздействия и концентрации реагентов, в качестве которых используют такие растворы, как Тритон Х-100, трипсин с этилендиаминтетрауксусной кислотой (ЭДТА), фосфатно-солевой буферный раствор, нуклеазы. Как правило, обрабатываемую ткань в процессе децеллюляризации помещают в емкость с реагентом, при этом реагент постоянно перемешивают в течение достаточно длительного времени.Extracellular matrix (ECM), which is used in tissue engineering of organs and tissues, can be obtained by the method of decellularization. Known methods of decellularization involve sequential multi-stage treatment with solutions of detergents and / or enzymes (Amiel GE, Komura M, Shpira O, Yoo JJ, Yazdani S. Berry J, et al. Engineering of blood vessels from acellular collagen matrices coated with human endothelial cells. Tissue Eng 2006, 12: 2355; C. Williams, J. Liao, EMJoyce, B. Wang, JB Leach, MS Sacks and JYWong. Altered structural and mechanical properties in decellularized rabbit carotid arteries, Acta Biomater. 5, 993-1005 (2009); patent US 8221777 "Structurally modified acellular tissue engineering scaffolds and methods of production same"; patent RU No. 2407459, 2009) and differ in the duration of exposure and concentration of reagents, which use such solutions, like Triton X-100, trypsin with ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), phosphate-buffered saline, nucleases. As a rule, the tissue being treated is placed in a container with a reagent during decellularization, while the reagent is constantly mixed for a sufficiently long time.

Однако известные способы децеллюляризации обладают недостатками, которые заключаются в том, что из обрабатываемой ткани не удаляются полностью клетки и их остатки (клеточный дебрис), и не исключены серьезные повреждения ЭЦМ.However, the known methods of decellularization have disadvantages in that the cells and their residues (cell debris) are not completely removed from the treated tissue, and serious damage to the ECM is not ruled out.

Из известных аналогов в качестве прототипа к заявляемому способу децеллюляризации выбран способ Amiel GE, Komura М, Shpira О, Yoo JJ, Yazdani S. Berry J, et al. Engineering of blood vessels from acellular collagen matrices coated with human endothelial cells. Tissue Eng 2006, 12:2355, заключающийся в том, что фрагмент кровеносного сосуда последовательно поэтапно погружают в емкость с:Of the known analogues, the method Amiel GE, Komura M, Shpira O, Yoo JJ, Yazdani S. Berry J, et al. Was selected as a prototype of the claimed method of decellularization. Engineering of blood vessels from acellular collagen matrices coated with human endothelial cells. Tissue Eng 2006, 12: 2355, which consists in the fact that a fragment of a blood vessel is gradually phased in a container with:

- дистиллированной водой на 24 часа при температуре +4°С,- distilled water for 24 hours at a temperature of + 4 ° C,

- 0,05%-ным раствором трипсин-ЭДТА на 1 час,- 0.05% trypsin-EDTA solution for 1 hour,

- питательной средой ДМЕМ с 5%-ным содержанием сыворотки на 24 часа,- DMEM nutrient medium with 5% serum for 24 hours,

- 1%-ным раствором Тритон Х-100 с 0,1% гидрохлоридом аммония (аммиака, нашатырного спирта) на 3 дня при температуре +4°С, при этом на данном этапе процесс обработки осуществляют при постоянном перемешивании раствора с помощью шейкера,- 1% solution of Triton X-100 with 0.1% ammonium hydrochloride (ammonia, ammonia) for 3 days at a temperature of + 4 ° C, while at this stage the processing process is carried out with constant stirring of the solution using a shaker,

- дистиллированной водой на 24 часа при температуре +4°С,- distilled water for 24 hours at a temperature of + 4 ° C,

- фосфатно-солевым буферным раствором на 24 часа при температуре +4°С.- phosphate-buffered saline for 24 hours at a temperature of + 4 ° C.

Известный способ обладает теми же недостатками, что и аналоги, а именно не позволяет полностью удалить клетки и остатки их из обрабатываемого материала, и не исключает повреждения клеточного матрикса, так как не рассчитан на обработку кровеносных сосудов малого калибра.The known method has the same disadvantages as its analogues, namely, it does not completely remove the cells and their residues from the processed material, and does not exclude damage to the cell matrix, since it is not designed to process small blood vessels.

Задачей настоящего изобретения является повышение качества децеллюляризации кровеносных сосудов малого калибра, сохранение их целостности и ультраструктуры для последующей иммобилизации клеток реципиента.The objective of the present invention is to improve the quality of decellularization of small blood vessels, preserving their integrity and ultrastructure for subsequent immobilization of the recipient cells.

Выполнение поставленной задачи достигается тем, что в способе децеллюляризации кровеносных сосудов малого калибра, заключающемся в том, что для удаления клеточных элементов из обрабатываемого фрагмента кровеносного сосуда используют дистиллированную воду, 0,05%-ный раствор трипсин-ЭДТА, раствор Тритон Х-100 и фосфатно-солевой буферный раствор, фрагмент кровеносного сосуда последовательно поэтапно помещают в емкость с:The achievement of this task is achieved by the fact that in the method of small cell blood vessel decellularization, namely, distilled water, a 0.05% trypsin-EDTA solution, Triton X-100 solution, and Triton X-100 are used to remove cellular elements from the processed fragment of the blood vessel. phosphate-saline buffer solution, a fragment of a blood vessel is sequentially phased placed in a container with:

дистиллированной водой на 1 час при температуре +4°С,distilled water for 1 hour at a temperature of + 4 ° C,

0,05%-ным раствором трипсина и 0,02%-ной ЭДТА на 1 час при температуре +37°С,0.05% trypsin and 0.02% EDTA for 1 hour at a temperature of + 37 ° C,

0,075%-ным раствором додецилсульфата натрия на 24 часа при температуре 26°С,0.075% sodium dodecyl sulfate solution for 24 hours at a temperature of 26 ° C,

0,25%-ным раствором Тритон Х-100 на 24 часа при температуре 26°С,0.25% solution of Triton X-100 for 24 hours at a temperature of 26 ° C,

раствором, содержащим нуклеазы РНКаза А 20 мкг/мл и ДНКаза I 200 мкг/мл,a solution containing Rnase A nuclease 20 μg / ml and DNase I 200 μg / ml,

при этом после каждого этапа обработки фрагмент кровеносного сосуда трижды промывают в фосфатно-солевом буферном растворе по 10 минут, а весь процесс обработки осуществляют при постоянном перемешивании растворов и одновременной вибрации, создаваемой вибромотором, расположенным на наружной стенке емкости.after each stage of processing, a fragment of a blood vessel is washed three times in phosphate-buffered saline for 10 minutes, and the entire processing process is carried out with constant stirring of the solutions and the simultaneous vibration created by the vibromotor located on the outer wall of the tank.

Заявляемый способ децеллюляризации кровеносных сосудов малого калибра отличается от аналогов и прототипа комбинацией, последовательностью и длительностью применения децеллюляризующих агентов, их более низкой концентрацией и наличием дополнительного физического воздействия - вибрации, создаваемой вибромотором, закрепленным на наружной стенке емкости, что позволяет эффективнее удалять клетки из обрабатываемого фрагмента кровеносного сосуда с меньшим повреждением ЭЦМ.The inventive method of decellularization of blood vessels of small caliber differs from analogues and prototype in combination, sequence and duration of use of decellularizing agents, their lower concentration and the presence of additional physical effects - vibration created by a vibration motor mounted on the outer wall of the tank, which allows more efficient removal of cells from the processed fragment blood vessel with less damage to the ECM.

Предлагаемый способ децеллюляризации кровеносных сосудов малого калибра (3-4 мм), в качестве которых в эксперименте использовали артерии пуповины человека, включает несколько этапов со сменой децеллюляризующих растворов (ДР), в составе которых используют детергенты и ферменты. Все этапы проводят при постоянном вращательном движении ДР в рабочей емкости, для чего емкость с ДР устанавливают на орбитальном шейкере со скоростью 30 оборотов в минуту и амплитудой движения 10 мм. Кроме того, для наиболее глубокого проникновения ДР в толщу сосудистой стенки и более полного удаления клеточных элементов одновременно используют вибрацию. Для создания вибрации на внешней стороне рабочей емкости с ДР устанавливают небольшой мотор с эксцентриком (вибромотор).The proposed method for the decellularization of blood vessels of small caliber (3-4 mm), which used human umbilical arteries in the experiment, involves several stages with the change of decellularizing solutions (DR), which use detergents and enzymes. All stages are carried out with a constant rotational movement of the DR in the working capacity, for which the capacity with the DR is installed on the orbital shaker at a speed of 30 rpm and a movement amplitude of 10 mm. In addition, for the deepest penetration of DR into the thickness of the vascular wall and more complete removal of cellular elements, vibration is simultaneously used. To create vibration, a small motor with an eccentric (vibromotor) is installed on the outside of the working tank with DR.

В результате проведенных исследований децеллюляризированных описанным способом кровеносных сосудов малого калибра можно сделать вывод о том, что предлагаемое изобретение обеспечивает достижение поставленной задачи, выражающейся в повышении качества децеллюляризации кровеносных сосудов малого калибра, сохранении их целостности и ультраструктуры для последующей иммобилизации клеток реципиента. As a result of studies of small-caliber blood vessels decellularized by the described method, it can be concluded that the invention provides the achievement of the task, which is to improve the quality of small-caliber blood vessels decellularization, preserving their integrity and ultrastructure for subsequent immobilization of recipient cells.

Изобретение является новым и промышленно применимым, так как может быть использовано для получения экстрацеллюлярных матриксов органов и тканей с целью последующего использования в реконструктивной хирургии для замены или протезирования функций пораженных органов и тканей.The invention is new and industrially applicable, as it can be used to obtain extracellular matrixes of organs and tissues for subsequent use in reconstructive surgery to replace or replace prosthetic functions of affected organs and tissues.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

на фиг.1 представлен поперечный срез нативной артерии пуповины человека, окраска гематоксилин-эозин, увеличение ×100, где 1 - клеточные элементы, 2 - соединительная ткань;figure 1 presents a cross section of the native artery of the human umbilical cord, the color of hematoxylin-eosin, magnification × 100, where 1 - cell elements, 2 - connective tissue;

на фиг.2 - поперечный срез децеллюляризированной артерии пуповины человека, окраска гематоксилин-эозин, увеличение ×100, где: 2 - соединительная ткань (экстрацеллюлярный матрикс). Клеточные элементы не визуализируются;figure 2 is a cross section of a decellularized artery of the human umbilical cord, stained with hematoxylin-eosin, magnification × 100, where: 2 - connective tissue (extracellular matrix). Cellular elements are not visualized;

на фиг.3 - поперечный срез нативной артерии пуповины человека, окраска по Ван-Гизону, увеличение ×200, где 1 - клеточные элементы; 2 - соединительная ткань;figure 3 is a transverse section of the native artery of the human umbilical cord, the color according to Van Gieson, magnification × 200, where 1 is the cellular elements; 2 - connective tissue;

на фиг.4 - поперечный срез децеллюляризированной артерии пуповины человека, окраска по Ван-Гизону, увеличение ×200, где 2 - волокна коллагена (соединительная ткань), 3 - лакуны;figure 4 is a cross-section of a decellularized artery of the human umbilical cord, Van Gieson stain, magnification × 200, where 2 are collagen fibers (connective tissue), 3 are gaps;

на фиг.5 - поперечный срез нативной артерии пуповины человека, иммуногистохимическая окраска на антиген гладкомышечного актина (а-SMA), увеличение ×100; где: 1 - гладкомышечные клетки;figure 5 is a transverse section of the native artery of the human umbilical cord, immunohistochemical staining for smooth muscle actin antigen (a-SMA), magnification × 100; where: 1 - smooth muscle cells;

на фиг.6 - поперечный срез децеллюляризированной артерии пуповины человека, иммуногистохимическая окраска на антиген α-гладкомышечного актина, увеличение ×200, где 2- соединительная ткань (экстрацеллюлярный матрикс). Гладкомышечные клетки и их остатки не визуализируются. figure 6 is a transverse section of a decellularized artery of a human umbilical cord, immunohistochemical staining for α-smooth muscle actin antigen, magnification × 200, where 2 is connective tissue (extracellular matrix). Smooth muscle cells and their debris are not visualized.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

На первом этапе производят отмывание фрагмента кровеносного сосуда, в качестве которого использована артерия пуповины человека, от крови в дисциллированной воде в течение 1 часа при температуре +4°С. Так как вода является гипотоническим раствором, происходит осмотический шок и лизис клеток. Затем фрагмент обрабатываемой артерии трижды промывают в буферном растворе по 10 минут. В качестве раствора для промывания после каждого этапа использовали 0,1 М фосфатно-солевой буферный раствор с добавлением 0,02% ЭДТА.At the first stage, a fragment of a blood vessel, which is used as a human umbilical artery, is washed from the blood in disciled water for 1 hour at a temperature of + 4 ° С. Since water is a hypotonic solution, osmotic shock and cell lysis occur. Then the fragment of the treated artery is washed three times in a buffer solution for 10 minutes. After each step, 0.1 M phosphate-saline buffer solution with the addition of 0.02% EDTA was used as a washing solution.

На втором этапе используют раствор трипсина и ЭДТА в течение 1 часа, при температуре +37°С. Раствор содержит 0,05%-й трипсин, 0,02% ЭДТА в 0,1 М фосфатно-солевом буфере без ионов Ca2+ и Mg2+. В клеточной биологии для отделения клеток от поверхности субстрата широко используется смесь трипсина и ЭДТА как в концентрации 0,05%, так и 0,25%. В заявляемом способе используется более низкая концентрация трипсина для предотвращения протеолиза белков матрикса. Трипсин приводит к отделению клеток от ЭЦМ и «разрыхлению» микроструктуры матрикса для более глубокого проникновения детергентов и улучшения удаления клеток из толщи сосудистой стенки в дальнейших этапах децеллюляризации. Функции ЭДТА опосредованы связыванием ионов Ca2+ и Mg2+, которые, во-первых, могут ингибировать действие трипсина, во-вторых, необходимы для адгезии клеток на экстрацеллюлярный матрикс, и, в-третьих, ЭДТА неселективно ингибирует металлопротеиназы матрикса, что предотвращает саморазрушение ЭЦМ.At the second stage, a solution of trypsin and EDTA is used for 1 hour, at a temperature of + 37 ° C. The solution contains 0.05% trypsin, 0.02% EDTA in 0.1 M phosphate-buffered saline without Ca2 + and Mg2 + ions. In cell biology, a mixture of trypsin and EDTA is widely used to separate cells from the surface of the substrate, both at a concentration of 0.05% and 0.25%. In the claimed method uses a lower concentration of trypsin to prevent proteolysis of matrix proteins. Trypsin leads to the separation of cells from the ECM and the "loosening" of the matrix microstructure for deeper penetration of detergents and to improve the removal of cells from the thickness of the vascular wall in further stages of decellularization. The functions of EDTA are mediated by the binding of Ca2 + and Mg2 + ions, which, firstly, can inhibit the trypsin effect, secondly, are necessary for cell adhesion to the extracellular matrix, and thirdly, EDTA non-selectively inhibits matrix metalloproteinases, which prevents ECM self-destruction.

На третьем этапе, после трехкратного промывания фрагмента сосуда в фосфатно-солевом буферном растворе в течение 10 минут, проводят обработку в растворе додецилсульфата натрия в течение 24 часов при температуре +26°С. ДР на данном этапе содержит 0,075% SDS и 0,02% ЭДТА в ОДМ фосфатно-солевом буфере. Лаурилсульфат натрия (англ. sodium lauryl sulfate, SLS) или додецилсульфат натрия (англ. sodium dodecyl sulfate, SDS) - натриевая соль лаурилсульфокислоты, анионоактивное поверхностно-активное вещество. Применяется для солюбилизации белков клеточных мембран и лизиса клеток с последующим вымыванием клеточного дебриса из матрикса. Для лучшего эффекта децеллюляризации возможно сменить раствор через 1-2 часа.In the third stage, after washing the vessel fragment three times in phosphate-buffered saline for 10 minutes, the solution is treated with sodium dodecyl sulfate for 24 hours at a temperature of + 26 ° C. DR at this stage contains 0.075% SDS and 0.02% EDTA in ODM phosphate-buffered saline. Sodium lauryl sulfate (English sodium lauryl sulfate, SLS) or sodium dodecyl sulfate (English sodium dodecyl sulfate, SDS) is a sodium salt of lauryl sulfonic acid, an anionic surfactant. It is used for solubilization of cell membrane proteins and cell lysis, followed by leaching of cell debris from the matrix. For the best effect of decellularization, it is possible to change the solution after 1-2 hours.

На четвертом этапе, после трехкратного промывания в фосфатно-солевом буферном растворе в течение 10 минут, обработку проводят раствором Тритон Х-100 в течение 24 часов при температуре +26°С. ДР на данном этапе содержит 0,25% тритон Х-100 и 0,02% ЭДТА в 0,1 М фосфатно-солевом буфере. Тритон Х-100 - неионное поверхностно- активное вещество. Имеет в составе молекулы гидрофобный (4-третоктилфенол) и гидрофильный фрагменты (из остатков оксида этилена, в количестве 9-10). Тритон Х-100 более слабый детергент, чем SDS. Применяется также для солюбилизации белков клеточных мембран и лизиса клеток с последующим вымыванием клеточного дебриса из матрикса. Также для удаления остатков SDS, который достаточно цитотоксичен для последующей рецеллюляризации.In the fourth stage, after washing three times in phosphate-buffered saline for 10 minutes, the treatment is carried out with Triton X-100 solution for 24 hours at a temperature of + 26 ° C. DR at this stage contains 0.25% Triton X-100 and 0.02% EDTA in 0.1 M phosphate-buffered saline. Triton X-100 is a non-ionic surfactant. It contains hydrophobic (4-tert-octylphenol) and hydrophilic fragments (from residues of ethylene oxide, in the amount of 9-10). Triton X-100 is a weaker detergent than SDS. It is also used for solubilization of cell membrane proteins and cell lysis, followed by leaching of cell debris from the matrix. Also to remove residual SDS, which is sufficiently cytotoxic for subsequent recellularization.

Пятый этап, после очередного трехкратного промывания в фосфатно-солевом буферном растворе в течение 10 минут, заключается в разрушении нуклеиновых кислот, которые ответственны за иммунный ответ у реципиента. Для этого используют нуклеазы, а именно ДНКазу I (200 мкг/мл) и РНКазу А (20 мкг/мл) в течение 6 часов при температуре +37°С.The fifth stage, after the next three times washing in phosphate-buffered saline for 10 minutes, consists in the destruction of nucleic acids, which are responsible for the immune response in the recipient. Nucleases are used for this, namely DNase I (200 μg / ml) and RNase A (20 μg / ml) for 6 hours at a temperature of + 37 ° C.

Окончательный этап заключается в трехкратном промывании участка обрабатываемой артерии в фосфатно-солевом буферном растворе, для окончательного удаления детергентов и инактивации ферментов. The final stage consists in washing the area of the artery to be treated three times in phosphate-buffered saline to finally remove the detergents and inactivate the enzymes.

Пример 1Example 1

Для получения внеклеточного матрикса кровеносного сосуда малого калибра использовалась артерия пуповины человека. Материал получали непосредственно в родильном зале Федерального специализированного перинатального центра ФГБУ «ФЦСКЭ им. В. А. Алмазова» и при температуре +4°С транспортировали в лабораторию. Время доставки составило не более 2 часов. В стерильных условиях с помощью пинцета и ножниц из пуповины выделялся фрагмент артерии длиной около 5 см. Децеллюляризацию осуществляли в несколько этапов при постоянном перемешивании децеллюляризирующего раствора (ДР), для чего емкость с ДР устанавливали на орбитальном шейкере со скоростью 30 оборотов в минуту и амплитудой движений 10 мм (орбитальный шейкер GFL 3005, GFL, Германия), и дополнительно созданной вибрации, с помощью небольшого мотора с эксцентриком, установленного на внешней стороне рабочей емкости с ДР (вибромотор QX-6A-1, QX Motor, Китай). Первым этапом производили отмывание участка кровеносного сосуда от крови в дистиллированной воде в течение 1 часа при температуре +4°С. Затем участок кровеносного сосуда последовательно помещали в емкость с 0,05% раствором трипсина (Самсон-Мед, Россия) в фосфатно-солевом буфере с этилендиаминтетрауксусной кислотой (ФСБ-ДТА) на 1 час при температуре +37°С, 0,075% раствором додецилсульфата натрия (Amresco, США) на 24 часа при температуре +26°С; 0,25% раствором Тритон Х-100 (Amresco, США.) на 24 часа при температуре +26°С; с нуклеазами (РНКаза А 20 мкг/мл. и ДНКаза I 200 мкг/мл, Росмедбио, Россия). После каждого этапа участок артерии трижды промывали в ФСБ-ЭДТА по 10 минут. После окончательного трехкратного промывания участки артерий исследовали.To obtain the extracellular matrix of a small blood vessel, a human umbilical artery was used. The material was obtained directly in the maternity ward of the Federal Specialized Perinatal Center of FSBE named after VA Almazova ”and at a temperature of + 4 ° C was transported to the laboratory. Delivery time was no more than 2 hours. Under sterile conditions, an artery fragment of about 5 cm long was extracted using tweezers and scissors from the umbilical cord. Decellularization was carried out in several stages with constant stirring of the decellularizing solution (DR), for which a container with DR was installed on an orbital shaker at a speed of 30 revolutions per minute and the amplitude of movements 10 mm (orbital shaker GFL 3005, GFL, Germany), and additionally created vibration, using a small motor with an eccentric mounted on the outside of the working tank with DR (QX-6A-1 vibromotor, QX Motor, China) . The first stage was the washing of the blood vessel section from the blood in distilled water for 1 hour at a temperature of + 4 ° С. Then, the blood vessel section was sequentially placed in a container with a 0.05% trypsin solution (Samson-Med, Russia) in phosphate-buffered saline with ethylenediaminetetraacetic acid (FSB-DTA) for 1 hour at a temperature of + 37 ° C, 0.075% sodium dodecyl sulfate solution (Amresco, USA) for 24 hours at a temperature of + 26 ° C; 0.25% solution of Triton X-100 (Amresco, USA.) For 24 hours at a temperature of + 26 ° C; with nucleases (RNase A 20 μg / ml. and DNase I 200 μg / ml, Rosmedbio, Russia). After each stage, the artery section was washed three times in FSB-EDTA for 10 minutes. After the final three-time washing, sections of the arteries were examined.

Пример 2Example 2

Для получения внеклеточного матрикса кровеносного сосуда малого калибра использовалась замороженная артерия пуповины человека. Материал получали непосредственно в родильном зале Федерального специализированного перинатального центра ФГБУ «ФЦСКЭ им. В.А. Алмазова» и при температуре +4°С транспортировали в лабораторию. Время доставки составило не более 2 часов. В стерильных условиях с помощью пинцета и ножниц из пуповины выделялись обе артерии, которые разделялись на участки длиной около 5-6 см. Участки артерий после этого замораживали и хранили при температуре -80°С до их последующего применения. Длительность хранения в замороженном состоянии может составлять до 6 месяцев. Для проведения децеллюляризации фрагмент артерии пуповины размораживали на водяной бане при температуре +37°С, проводили обработку предлагаемым способом и использовали в дальнейших исследованиях.To obtain the extracellular matrix of a small blood vessel, a frozen human umbilical artery was used. The material was obtained directly in the maternity ward of the Federal Specialized Perinatal Center of FSBE named after V.A. Almazova ”and at a temperature of + 4 ° C was transported to the laboratory. Delivery time was no more than 2 hours. Under sterile conditions, using both tweezers and scissors from the umbilical cord, both arteries were separated, which were divided into sections about 5-6 cm long. The sections of the arteries were then frozen and stored at a temperature of -80 ° C until their subsequent use. The duration of storage in the frozen state can be up to 6 months. To carry out decellularization, the umbilical artery fragment was thawed in a water bath at a temperature of + 37 ° С, the treatment by the proposed method was carried out and used in further studies.

Проверку качества децеллюляризации по заявляемому способу проводили, используя гистологический и иммуногистохимический анализ, измерение остаточного ДНК и РНК.Quality control of decellularization by the present method was carried out using histological and immunohistochemical analysis, measurement of residual DNA and RNA.

На фиг.1 представлена морфологическая картина стенки интактной артерии пуповины человека, окрашенной гемтоксилин-эозин, где видно характерное строение сосудистой стенки, богатой клеточными элементами. На фиг.2 представлена артерия пуповины человека после децеллюляризации по заявляемому способу. Как видно, клеточные элементы полностью отсутствуют, а внеклеточный матрикс имеет неповрежденную структуру. Более подробно внеклеточный матрикс виден на фиг.3 и 4, где гистологические препараты окрашены по Ван-Гизону, используемый для окраски соединительной ткани, особенно коллагеновых волокон, из которых преимущественно и состоит внеклеточный матрикс артерии. Для оценки полноты удаления клеточного дебриса из толщи сосудистой стенки препараты окрашивали на антиген гладкомышечного актина - фиг.5 и 6. На фиг.5 видно толстый массив гладкомышечных клеток в среднем слое артерии (артерия мышечного типа), после децеллюляризации по заявляемому способу антиген гладкомышечного актина визуально не обнаруживается, что косвенно подтверждает не только лизис гладкомышечных клеток, но и удаление клеточного дебриса из всей толщи сосудистой стенки.Figure 1 presents the morphological picture of the wall of the intact artery of the human umbilical cord stained with hetoxylin-eosin, where you can see the characteristic structure of the vascular wall rich in cellular elements. Figure 2 presents the artery of the human umbilical cord after decellularization according to the claimed method. As you can see, the cellular elements are completely absent, and the extracellular matrix has an intact structure. The extracellular matrix is seen in more detail in FIGS. 3 and 4, where histological preparations are stained according to Van Gieson, used to stain connective tissue, especially collagen fibers, of which the extracellular matrix of the artery mainly consists. To assess the completeness of removal of cell debris from the thickness of the vascular wall, the preparations were stained for smooth muscle actin antigen - Figures 5 and 6. Figure 5 shows a thick array of smooth muscle cells in the middle layer of the artery (muscle type artery), after decellularization by the claimed method, smooth muscle actin antigen it is not visually detected, which indirectly confirms not only the lysis of smooth muscle cells, but also the removal of cell debris from the entire thickness of the vascular wall.

Для сравнения количества нуклеиновых кислот в нативных и децеллюляризированных артериях экстрагировали ДНК и РНК из фрагментов сосудов. Количественный анализ производился на спектрофотометре NanoDrop 1000 (Thermo Fisher Scientific, США). В нативной артерии уровень ДНК составил 81,9ng/U1, РНК - 98,4 ng/U1, в децеллюляризированной артерии ни ДНК, ни РНК не определялись.To compare the amount of nucleic acids in native and decellularized arteries, DNA and RNA were extracted from fragments of blood vessels. Quantitative analysis was performed on a NanoDrop 1000 spectrophotometer (Thermo Fisher Scientific, USA). In the native artery, the DNA level was 81.9ng / U1, RNA was 98.4 ng / U1, and neither DNA nor RNA were detected in the decellularized artery.

Эффективность заявляемого способа проверена в серии из 20 последовательных экспериментов, достигнув при этом воспроизводимые результаты. Полученные таким образом децеллюляризированные кровеносные сосуды могут использоваться в дальнейших этапах тканевой инженерии для создания аутологичных сосудистых заменителей в реконструктивной сердечно-сосудистой хирургии.The effectiveness of the proposed method is tested in a series of 20 consecutive experiments, while achieving reproducible results. Thus obtained decellularized blood vessels can be used in further stages of tissue engineering to create autologous vascular substitutes in reconstructive cardiovascular surgery.

Claims (1)

Способ децеллюляризации кровеносных сосудов малого калибра, заключающийся в том, что для удаления клеточных элементов из кровеносного сосуда используют дистиллированную воду, 0,05%-ный раствор трипсин-ЭДТА, раствор Тритон Х-100 и фосфатно-солевой буферный раствор, отличающийся тем, что фрагмент кровеносного сосуда последовательно поэтапно помещают в емкость с:
дистиллированной водой на 1 час при температуре +4°С,
0,05%-ным раствором трипсина и 0,02%-ой ЭДТА на 1 час при температуре +37°С,
0,075%-ным раствором додецилсульфата натрия на 24 часа при температуре 26°С,
0,25%-ным раствором Тритон Х-100 на 24 часа при температуре 26°С,
раствором, содержащим нуклеазы РНКаза А 20 мкг/мл и ДНКаза I 200 мкг/мл, в течение 6 часов при температуре +37°С,
при этом после каждого этапа обработки фрагмент кровеносного сосуда трижды промывают в фосфатно-солевом буферном растворе по 10 минут, а весь процесс обработки осуществляют при постоянном перемешивании растворов и одновременной вибрации, создаваемой вибромотором, расположенным на наружной стенке емкости.
The method of small-caliber blood vessel decellularization, which consists in the fact that distilled water, a 0.05% trypsin-EDTA solution, Triton X-100 solution and phosphate-saline buffer solution are used to remove cellular elements from the blood vessel, characterized in that a fragment of a blood vessel is sequentially phased placed in a container with:
distilled water for 1 hour at a temperature of + 4 ° C,
0.05% trypsin and 0.02% EDTA for 1 hour at a temperature of + 37 ° C,
0.075% sodium dodecyl sulfate solution for 24 hours at a temperature of 26 ° C,
0.25% solution of Triton X-100 for 24 hours at a temperature of 26 ° C,
a solution containing Rnase A nuclease 20 μg / ml and DNase I 200 μg / ml for 6 hours at a temperature of + 37 ° C,
after each stage of processing, a fragment of a blood vessel is washed three times in phosphate-buffered saline for 10 minutes, and the entire processing process is carried out with constant stirring of the solutions and the simultaneous vibration created by the vibromotor located on the outer wall of the tank.
RU2012151082/14A 2012-11-28 2012-11-28 Method of decellularisation of small-calibre blood vessels RU2504334C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012151082/14A RU2504334C1 (en) 2012-11-28 2012-11-28 Method of decellularisation of small-calibre blood vessels

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012151082/14A RU2504334C1 (en) 2012-11-28 2012-11-28 Method of decellularisation of small-calibre blood vessels

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2504334C1 true RU2504334C1 (en) 2014-01-20

Family

ID=49947899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012151082/14A RU2504334C1 (en) 2012-11-28 2012-11-28 Method of decellularisation of small-calibre blood vessels

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2504334C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2550286C1 (en) * 2014-06-03 2015-05-10 Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Кубанский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО КубГМУ, Минздрава России) Method of modelling bioengineered heart matrix in experiment on rat
MD1015Z (en) * 2015-05-12 2016-10-31 ОП ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ И ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. НИКОЛАЯ ТЕСТЕМИЦАНУ РЕСПУБЛИКИ МОЛДОВА Method for decellularization of liver in experimental animals
RU2640770C1 (en) * 2016-10-28 2018-01-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр Российской Федерации - Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна" Method for corporoplasty in case of peyronie disease
RU2653489C2 (en) * 2016-09-02 2018-05-08 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр Российской Федерации - Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна Федерального медико-биологического агентства" (ФГБУ "ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России") Method for obtaining decellularized matrices of parenchymal organs of laboratory animals
RU2704489C1 (en) * 2018-12-10 2019-10-29 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр Российской Федерации - Федеральный Медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна Федерального Медико-биологического агентства" (ФГБУ ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России) Method for production of cell-free matrix of derma for further reconstruction of extensive defects of soft tissues
RU2713803C1 (en) * 2019-01-10 2020-02-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Амурская государственная медицинская академия" Министерства здравоохранения Российской Федерации Method of lung decellularisation for producing extracellular matrix
RU2751353C1 (en) * 2020-07-27 2021-07-13 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр Российский Федерации - Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна Федерального медико-биологического агентства" (ФГБУ ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России) Method for obtaining decellularised matrix of amniotic membrane for further reconstruction of tissue defects

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2407459C1 (en) * 2009-07-27 2010-12-27 Учреждение Российской академии медицинских наук Научно-исследовательский институт кардиологии Сибирского отделения РАМН Method of obtaining connective tissue frame of main vessel of mammals and humans
US8221777B2 (en) * 2006-04-21 2012-07-17 Wake Forest University Health Sciences Structurally modified acellular tissue engineering scaffolds and methods of production

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8221777B2 (en) * 2006-04-21 2012-07-17 Wake Forest University Health Sciences Structurally modified acellular tissue engineering scaffolds and methods of production
RU2407459C1 (en) * 2009-07-27 2010-12-27 Учреждение Российской академии медицинских наук Научно-исследовательский институт кардиологии Сибирского отделения РАМН Method of obtaining connective tissue frame of main vessel of mammals and humans

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AMIEL G.E. et al., Engineering of blood vessels from acellular collagen matrices coated with human endothelial cells, Tissue Eng. 2006 Aug; 12(8):2355-65, найдено из PubMed: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16968175. *
WILLIAMS C. et al., Altered structural and mechanical properties in decellularized rabbit carotid arteries, Acta Biomater. 2009 May; 5(4):993-1005, найдено из PubMed: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2680318/. *
ИВАНОВ А.В. Экспериментальная тканевая инженерия в создании перфузионно-бесклеточного матрикса кровеносных сосудов, статья, 2011, найдено из интернет: http://tele-conf.ru/zhiznedeyatelnost-organizma-i-zdorove-cheloveka/eksperimentalnaya-tkanevaya-inzheneriya-v-sozdanii-perfuzionno-beskletochnogo-matriksa-krovenosnyih-sosudov.html. *
ИВАНОВ А.В. Экспериментальная тканевая инженерия в создании перфузионно-бесклеточного матрикса кровеносных сосудов, статья, 2011, найдено из интернет: http://tele-conf.ru/zhiznedeyatelnost-organizma-i-zdorove-cheloveka/eksperimentalnaya-tkanevaya-inzheneriya-v-sozdanii-perfuzionno-beskletochnogo-matriksa-krovenosnyih-sosudov.html. ШВЕДОВ А.Н. Использование бесклеточного коллагенового матрикса в качестве платформы для изготовления кровеносных сосудов в сердечно-сосудистой хирургии, статья, 2011, найдено из интернет: http://ssmu.ru/sno/files/sno2011.doc. WILLIAMS C. et al., Altered structural and mechanical properties in decellularized rabbit carotid arteries, Acta Biomater. 2009 May; 5(4):993-1005, найдено из PubMed: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2680318/. *
ШВЕДОВ А.Н. Использование бесклеточного коллагенового матрикса в качестве платформы для изготовления кровеносных сосудов в сердечно-сосудистой хирургии, статья, 2011, найдено из интернет: http://ssmu.ru/sno/files/sno2011.doc. *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2550286C1 (en) * 2014-06-03 2015-05-10 Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Кубанский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО КубГМУ, Минздрава России) Method of modelling bioengineered heart matrix in experiment on rat
MD1015Z (en) * 2015-05-12 2016-10-31 ОП ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ И ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. НИКОЛАЯ ТЕСТЕМИЦАНУ РЕСПУБЛИКИ МОЛДОВА Method for decellularization of liver in experimental animals
RU2653489C2 (en) * 2016-09-02 2018-05-08 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр Российской Федерации - Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна Федерального медико-биологического агентства" (ФГБУ "ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России") Method for obtaining decellularized matrices of parenchymal organs of laboratory animals
RU2640770C1 (en) * 2016-10-28 2018-01-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр Российской Федерации - Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна" Method for corporoplasty in case of peyronie disease
RU2704489C1 (en) * 2018-12-10 2019-10-29 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр Российской Федерации - Федеральный Медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна Федерального Медико-биологического агентства" (ФГБУ ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России) Method for production of cell-free matrix of derma for further reconstruction of extensive defects of soft tissues
RU2713803C1 (en) * 2019-01-10 2020-02-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Амурская государственная медицинская академия" Министерства здравоохранения Российской Федерации Method of lung decellularisation for producing extracellular matrix
RU2751353C1 (en) * 2020-07-27 2021-07-13 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр Российский Федерации - Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна Федерального медико-биологического агентства" (ФГБУ ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России) Method for obtaining decellularised matrix of amniotic membrane for further reconstruction of tissue defects

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2504334C1 (en) Method of decellularisation of small-calibre blood vessels
EP2873429B1 (en) Decellularization method for preparing extracellular matrix support material
Crapo et al. An overview of tissue and whole organ decellularization processes
Fu et al. Decellularization of porcine skeletal muscle extracellular matrix for the formulation of a matrix hydrogel: a preliminary study
US8445278B2 (en) Process for producing decellularized biological tissues
Mancuso et al. Decellularized ovine arteries as small-diameter vascular grafts
Aguiari et al. In vitro comparative assessment of decellularized bovine pericardial patches and commercial bioprosthetic heart valves
Shevtsov et al. Production of organ extracellular matrix using a freeze-thaw cycle employing extracellular cryoprotectants
Anilkumar et al. Biomaterial properties of cholecyst‐derived scaffold recovered by a non‐detergent/enzymatic method
JP2016522000A (en) Method for decellularization of tissue graft
CA2602100A1 (en) Soft tissue processing
WO2008154623A2 (en) Process for sterilizing acellular soft tissue with irradiation
US20100323440A1 (en) Process for sterilizing acellular soft tissue under pressure
AU2003262030B2 (en) Method of treating biological tissue for transplantation by applying ultrahigh hydrostatic pressure
Assmann et al. Improvement of the in vivo cellular repopulation of decellularized cardiovascular tissues by a detergent‐free, non‐proteolytic, actin‐disassembling regimen
Sokol et al. Comparison of bovine pericardium decellularization protocols for production of biomaterial for cardiac surgery
RU2694543C1 (en) Method for producing dermal matrix
RU2366173C1 (en) Method for making large-block freeze-dried bone implants
EP2919795B1 (en) Solubilization of antigen components for removal from tissues
JP2006204168A (en) Method of culturing
KR20210072266A (en) Adipose tissue-derived extracellular matrix scaffold and method of making the same
KR102472314B1 (en) The optimal extraction method for extracellular matrix in human-derived perirenal adipose tissue
Hrebikova et al. Decellularized Skeletal Muscle: A Promising Biologic Scaffold for Tissue Engineering
Camacho-Perez et al. IMPROVENT OF DECELLULARIZATION PROCESS OF CADAVERIC HOMOGRAFTS IN A NOVEL REACTOR FOR TWO VALVES.
Long et al. Liquid nitrogen improves the decellularization effectiveness of whole-ovary

Legal Events

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

Effective date: 20141129