RU2708376C1 - Биомедицинская композиция для лечения дегенеративных заболеваний суставов на основе региональных стволовых клеток взрослого организма - Google Patents

Биомедицинская композиция для лечения дегенеративных заболеваний суставов на основе региональных стволовых клеток взрослого организма Download PDF

Info

Publication number
RU2708376C1
RU2708376C1 RU2018144088A RU2018144088A RU2708376C1 RU 2708376 C1 RU2708376 C1 RU 2708376C1 RU 2018144088 A RU2018144088 A RU 2018144088A RU 2018144088 A RU2018144088 A RU 2018144088A RU 2708376 C1 RU2708376 C1 RU 2708376C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cells
composition
mmsc
mesogel
degenerative joint
Prior art date
Application number
RU2018144088A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Сергеевич Тепляшин
Светлана Васильевна Коржикова
Original Assignee
Александр Сергеевич Тепляшин
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 Александр Сергеевич Тепляшин filed Critical Александр Сергеевич Тепляшин
Priority to RU2018144088A priority Critical patent/RU2708376C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2708376C1 publication Critical patent/RU2708376C1/ru

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K35/00Medicinal preparations containing materials or reaction products thereof with undetermined constitution
    • A61K35/12Materials from mammals; Compositions comprising non-specified tissues or cells; Compositions comprising non-embryonic stem cells; Genetically modified cells
    • A61K35/14Blood; Artificial blood
    • A61K35/16Blood plasma; Blood serum
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K35/00Medicinal preparations containing materials or reaction products thereof with undetermined constitution
    • A61K35/12Materials from mammals; Compositions comprising non-specified tissues or cells; Compositions comprising non-embryonic stem cells; Genetically modified cells
    • A61K35/28Bone marrow; Haematopoietic stem cells; Mesenchymal stem cells of any origin, e.g. adipose-derived stem cells
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/08Solutions
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P19/00Drugs for skeletal disorders
    • A61P19/02Drugs for skeletal disorders for joint disorders, e.g. arthritis, arthrosis

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Developmental Biology & Embryology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Rheumatology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области фармацевтической промышленности, а именно к композиции для лечения дегенеративных заболеваний суставов. Композиция для лечения дегенеративных заболеваний суставов, включающая мультипотентные мезенхимные стромальные клетки из жировой ткани (ММСК ЖТ), гель «Линтекс мезогель», аутосыворотку и физиологический раствор, взятые в эффективных количествах. Предложенная композиция является эффективной для лечения дегенеративных заболеваний суставов. 7 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 пр.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области биомедицины, в частности, к тканевой инженерии и клеточной терапии. Более подробно изобретение относится к созданию композиции на основе региональных стволовых клеток, предназначенной для восстановления поврежденных тканей суставов и, в частности, хрящевой гиалиновой ткани человека. Композиция может быть выполнена в форме, предназначенной для внутрисуставного введения. Композиция может найти широкое применение в ортопедии, а именно: для лечения дегенеративных заболеваний суставов различных локализации и этиологии.
Уровень техники
Тканевая инженерия и клеточная терапия – новые перспективные направления биомедицины, которые в последние годы активно развиваются и с успехом применяются в регенеративной медицине. В организме восстановление поврежденных тканей происходит за счет региональных стволовых/прогениторных клеток. Однако в течение жизни, из-за воздействия неблагоприятных факторов, не только уменьшается количество этих клеток, но и нарушаются механизмы регуляции их активности (Rao M.S., Mattson M.P. Stem cell and aging: expanding the possibilities. // Mech. Ageing Dev. 2001. Vol.122. P. 713-734). В результате в работе организма происходят сбои, которые в итоге приводят к различным нарушениям и заболеваниям.
В последние годы выделены и охарактеризованы практически все типы клеток человеческого организма. Проводятся активные работы по внедрению новых клеточных технологий в медицинскую практику, благодаря чему становится возможным восстановление/замена поврежденных тканей и органов. Разработаны технологии, позволяющие использовать выделенные и размноженные в условиях in vitro клетки для лечения самых разных патологических состояний. Эффективность инновационного подхода для репарации поврежденной ткани, прежде всего, зависит от грамотного выбора клеточного материала.
Наиболее изученными, перспективными и безопасными для применения в регенеративной медицине на сегодняшний день являются мезенхимные мультипотентные стромальные клетки (ММСК), которые обладают выраженными потенциями к восстановлению тканей мезенхимного происхождения.
Впервые ММСК были выделены из костного мозга группой ученых в 1974 году (Fridenshtein A.J., Deriglazova U.F., Kulagina N.N. et al. Precursors for fibroblasts in different populations of hematopoietic cells as detected by the in vitro colony assay method.// Exp. Hematol. 1974. Vol. 2. P. 83-92).
В процессе изучения было продемонстрировано, что мультипотентные мезенхимные стромальные клетки отличаются относительной простотой выделения и культивирования, способностью пролиферировать в течение длительного времени in vitro и широким спектром дифференцировки не только в клетки тканей мезенхимного происхождения, но и в клетки тканей других зародышевых листков. В настоящее время отработаны методики выделения ММСК из многих тканей организма (жировая ткань, дерма, тимус, плацента, фетальные ткани и др.), наиболее легкодоступным источником из них является жировая ткань. Доказано, что ММСК обладают свойством хоуминга, характерным для стволовых клеток, – при введении внутривенно они мигрируют в проблемную зону, где принимают активное участие в репарации поврежденной ткани.
На сегодняшний день ММСК человека полностью охарактеризованы, подтверждена их биобезопасность и клиническая эффективность применения для восстановления тканей мезенхимного происхождения. Показано, что клетки, выращенные in vitro, способны при культивировании в соответствующих условиях сохранять свои физиологические потенции и восстанавливать поврежденные ткани при введении в проблемную зону, Например, ММСК применяются в лечении дегенеративных заболеваний суставов.
Для лечения суставов человека с использованием ММСК, выделенных из различных источников взрослого организма предлагаются различные композиты. Основные стратегии разработки оптимальных биотехнологических способов восстановления дефектных тканей направлены на выбор предпочтительного способа выделения и размножения клеток и выбор адекватного носителя с целью их доставки в область повреждения, адаптации в дефектной области и поддержания потенций.
Для доставки клеток в область дефекта предлагаются различные вещества: биосовместимые гели (US20090269406 A1, RU2352584 С1), гидрогели (US2011182957 A1), биологические материалы, представляющие собой жидкий вязкий раствор, содержащий, по меньшей мере, один природный и/или полусинтетический полисахарид (US2012114609 A1), полисульфированные полисахариды (JP5542686 B2).
За последние годы опубликовано множество исследований по лечению суставов с применением современных биотехнологий (Tosun H.B.,
Figure 00000001
Figure 00000002
Uludag A., Üçer Ö., Serbest S.,
Figure 00000003
The effect of sodium hyaluronate-chondroitin sulfate combined solution on cartilage formation in osteochondral defects of the rabbit knee: an experimental study // Ther Clin Risk Manag. 2017. 13. Р. 523–532; de Windt T.S., Vonk L.A., Slaper-Cortenbach I.C.M., Nizak R., van Rijen M.H.P., Saris D.B.F. Allogeneic MSCs and Recycled Autologous Chondrons Mixed in a One-Stage Cartilage Cell Transplantion: A First-in-Man Trial in 35 Patients // Stem Cells. 2017. 35(8). Р. 1984-1993; Jo C.H., Lee Y.G., Shin W.H., Kim H., Chai J.W., Jeong E.C., Kim J.E., Shim H., Shin J.S., Shin I.S., Ra J.C., Oh S., Yoon K.S. Intra-articular injection of mesenchymal stem cells for the treatment of osteoarthritis of the knee: a proof-of-concept clinical trial // Stem Cells. 2014. 32(5). Р. 1254-1266; Koh Y.G., Choi Y.J. Infrapatellar fat pad-derived mesenchymal stem cell therapy for knee osteoarthritis // Knee. 2012. 19(6). Р. 902-907; Sekiya I., Muneta T., Horie M., Koga H. Arthroscopic Transplantation of Synovial Stem Cells Improves Clinical Outcomes in Knees With Cartilage Defects // Clin Orthop Relat Res. 2015. 473(7). Р. 2316–2326).
Во всех перечисленных работах для восстановления дефекта суставного хряща используются выделенные из разных источников ММСК или их производные и носители различной природы. Представлены также различные способы введения клеточных композитов в область дефекта. Однако ни в одной из известных работ не был достигнут эффект полного замещения дефекта необходимой хрящевой гиалиновой тканью, – восстановления либо не происходило, либо оно было частичным или временным, либо вместо хрящевой гиалиновой ткани зарастание дефекта проходило с образованием волокнистой хрящевой ткани.
Таким образом, поиск новых эффективных решений для лечения дегенеративных заболеваний суставов с использованием клеточных технологий остается актуальным.
В качестве прототипа предлагаемого решения выбрано решение, представленное в документе RU2452527 C1. Данное решение представлено и в источнике C.B. Коржикова, Е.В. Фролов, З.А. Тепляшин, В.Н. Воловенко, A.C. Тепляшин. Перспективы клинического применения мультипотентных мезенхимных стромальных клеток для регенерации хрящевой гиалиновой ткани // Биомедицина. 2017. № 2. С. 23-32.
В документе RU2452527 C1 раскрыта композиция для регенерации хрящевой гиалиновой ткани суставов, включающая ММСК кролика и гель «Линтекс-Мезогель». Мультипотентные мезенхимные стромальные клетки жировой ткани кролика вводили в 2,2% гель, пипетировали до гомогенного состояния и вводили внутрисуставно.
Однако в данном решении вязкость препарата значительно меньше вязкости синовиальной жидкости здорового человека, что снижает его эффективность.
Вязкость препарата, приближенная к физиологическим параметрам здорового человека, является очень важным фактором для процессов регенерации внутри сустава (A.Y. Hui, W. J. McCarty, K. Masuda, G. S. Firestein, and R. L. Sah. A Systems Biology Approach to Synovial Joint Lubrication in Health, Injury, and Disease// Wiley Interdiscip Rev Syst Biol Med. 2012. 4(1). Р. 15–37).
Необходимо при этом учесть, что при воспалительных состояниях, таких как ревматизм, ревматоидный, подагрический или псориатический артриты, болезнь Рейтера, артрозы и др. вязкость синовиальной жидкости снижается.
Выше отмечено (и подтверждено примерами настоящей заявки), что слишком низкая вязкость прототипа приводит к снижению его эффективности.
Помимо этого, нами было обнаружено и подтверждено экспериментально, что чрезмерное увеличение вязкости также негативно сказывается на потенциях клеток в составе композиции и снижает в итоге его терапевтическую эффективность.
В связи с этим поставлена задача – создать композицию оптимальной вязкости и состава, более эффективную в лечении дегенеративных заболеваний суставов, чем решение-прототип, позволяющую сохранить высокие физиологические потенции клеток в ее составе.
Раскрытие изобретения
Предлагаемое изобретение направлено на создание биомедицинской композиции для лечения дегенеративных заболеваний суставов у человека, активным агентом которой являются мультипотентные мезенхимные стромальные клетки (ММСК), выделенные из жировой ткани (ЖТ) организма взрослого млекопитающего. Настоящая биомедицинская композиция включает также гель «Линтекс мезогель», аутосыворотку и физиологический раствор в следующих соотношениях, % от общего объема композиции:
ММСК ЖТ – 2,5-3,0 млн на 1 мл препарата
«Линтекс-Мезогель» - 60-70%;
Аутосыворотка - 10-20%
Физиологический раствор – до 100%.
Техническим результатом заявленного изобретения является создание более эффективной, чем прототип, недорогой, легко воспроизводимой композиции, для лечения дегенеративных заболеваний суставов, обеспечивающей высокую жизнеспособность, пролиферативную активность и способность клеток к дифференцировке в клетки хрящевой ткани в ее составе.
Технический результат достигается благодаря использованию композиции предлагаемого состава, имеющей вязкость, приближенную к вязкости синовиальной жидкости здорового человека, обеспечивающей высокую жизнеспособность, пролиферативную активность и способность клеток к дифференцировке в клетки хрящевой ткани в ее составе.
Выбор ММСК ЖТ базируется, прежде всего, на их способности в определенных условиях превращаться в клетки хрящевой ткани. Кроме того жировая ткань является легкодоступным альтернативным источником для получения клеток, которая может быть получена амбулаторно под местной анестезией от любого человека. Метод выделения ММСК из этого источника легко воспроизводим, а мезенхимные стволовые клетки, выделенные из жировой ткани, по своим потенциям не уступают ММСК из других источников (Тепляшин А.С., Коржикова, С.В. Шарифуллина С.З., Чупикова Н.И., Ростовская М.С., Савченкова И.П. Характеристика мезенхимальных стволовых клеток человека, выделенных из костного мозга и жировой ткани. //Цитология. 2005. Т.47. №2. С. 130-135).
В настоящем изобретении применяются ММСК, выделенные из жировой ткани организма взрослого млекопитающего. Подходящим млекопитающим в контексте настоящего изобретения являются, в частности, человек, кролик, собака, лошадь, кошка.
В настоящем изобретении могут применяться ММСК пациента.
Концентрация ММСК в контексте настоящего изобретения составляет 2,5-3,0 млн на 1 мл препарата.
В составе носителя в предлагаемой композиции используются физиологический раствор и аутосыворотка, присутствующие в виде транссудата в суставе. Носитель для доставки клеток и адаптации их внутри сустава дополнительно к физиологическому раствору и аутосыворотке содержит гель «Линтекс мезогель» (патент RU2352584 С1), используемый в медицине на органах и тканях, имеющих серозное покрытие (в том числе на суставах).
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что добавление аутосыворотки при сокультивировании геля с клетками в физиологическом растворе в предлагаемых соотношениях способствует сохранению жизнеспособности, пролиферативной активности и хондрогенных потенций ММСК. Полученный композит, благодаря своей плотности и вязкости, создает каркас, который обеспечивает эффективную защиту на время, необходимое для адаптации клеток внутри сустава, а также их приживаемость в организме.
Композиция может трансплантироваться непосредственно в поврежденный сустав.
Препараты, включающие композицию, могут быть выполнены в виде геля.
Осуществление изобретения
Представленные ниже примеры описывают способ получения предлагаемой композиции и подтверждают наличие у нее указанных выше свойств и преимуществ.
Выделение и культивирование мультипотентных мезенхимных стромальных клеток (ММСК) из жировой ткани (ЖТ) человека.
Забор жировой ткани объемом 1-3 мл проводят амбулаторно, под местной анестезией. Ткань промывают фосфатно-солевым буфером (ФСБ), измельчают механически и в течение 30 минут при 37 0 С подвергают ферментативной обработке 0,075 %-ным раствором коллагеназы тип I в среде Игла в модификации Дюльбеко (ДМЕМ). Коллагеназу отмывают питательной средой ДМЕМ, дополненной 10% эмбриональной сыворотки теленка и центрифугируют в течение 5 минут со скоростью 1000 g. Полученный осадок ресуспендируют и пропускают через фильтры с диаметром пор 100 мкм и 10 мкм соответственно для удаления клеточных остатков и получения гомогенной популяции клеток. Полученную клеточную суспензию высевают в культуральные флаконы площадью 75 см2 из расчета 106 клеток/см2 (доля прикрепившихся клеток примерно 1-1,5%). Культивируют мезенхимные стромальные клетки в среде ДМЕМ с низким содержанием глюкозы, дополненной 10% эмбриональной сыворотки теленка, однократным раствором заменимых аминокислот и антибиотиками (100 ед/мл пеницилина, 100 мкг/мл стрептомицина) или в безсывороточной среде AIM-V (Gibco, BRL, Grand Island, NY) при 37 0 С и 5 % СО2 в воздухе. Смену среды производят каждые 4 суток и по достижении конфлуэнтного монослоя осуществляют субкультивирование: клетки снимают с субстрата раствором 0,05% трипсин-ЭДТА, суспендируют в ростовой среде и высевают на культуральные флаконы из расчета 5х106 клеток/см2. Клетки наращивают до необходимого терапевтического количества. Для подготовки препарата клетки снимают с субстрата, отмывают средой ДМЕМ, а затем физраствором с альбумином, ресуспендируют в небольшом количестве физиологического раствора и подсчитывают в камере Горяева.
Характеристика клеток.
Выделенные из свежеизолированной жировой ткани клетки обладают свойством адгезивности к субстрату, имеют фибробластоподобную морфологию с четко выраженным ядром, повышенной гранулярностью, вакуолями и выростами цитоплазмы.
Цитофлуореметрический анализ (цитометр Epics Elite Coulter) популяции выделенных клеток выявил на их поверхности наличие АГ, характерных для ММСК человека. Клетки положительно окрашивались AT (BD Bioscience Pharmingen, США) к АГ CD29, CD44, CD49a, b, d, CD73, CD90, CD105, CD166, HLA АВС и отрицательно к CD34, CD45 (маркеры стволовых клеток крови), CD31 (маркер эндотелиальных клеток), CD 117 (рецептор фактора стволовых клеток c-kit), STRO-1, а также HLA DR, HLA DP, HLA DQ.
Мультипотентность полученной популяции клеток подтверждена in vitro. При добавлении соответствующих индукторов дифференцировки они формируют клетки костной, хрящевой и жировой тканей.
G-анализ хромосом показал, что линия имеет диплоидный кариотип 46, XX.
Митотический индекс и время цитогенерации составляют 34‰ и 54-62 час. соответственно.
Получение аутосыворотки
Для получения аутосыворотки параллельно с забором жировой ткани у пациента производят забор венозной крови с помощью вакуумных шприцев-контейнеров S-Monovette® с активатором свертывания крови (SARSTEDT, Германия). Кровь центрифугируют при 600g в течение 25 минут, после чего отбирают сыворотку в стерильные пробирки и хранят при -180С. Перед использованием сыворотку размораживают в водяной бане при 37 0 С.
Выбор носителя композиции
При создании композиции учитывали следующие свойства, которыми она должна обладать: гелеобразная консистенция, максимально приближенная по плотности к синовиальной жидкости здорового человека, носитель не должен подавлять жизнеспособность клеток, их пролиферативную активность и способность к хондродифференцировке, состав композиции должен быть совместимым с тканями сустава.
С этой целью осуществляли in vitro сокультивирование клеток с различными носителями, с последующей оценкой по данным критериям. В качестве носителей были выбраны и протестированы коммерческие препараты, используемые в ортопедии для внутрисуставных инъекций: гель «Линтекс-Мезогель» и препараты гиалуроновой кислоты (основной компонент синовиальной жидкости) – «Синокром Форте» и «Остенил».
«Линтекс-Мезогель» – гель на основе карбоксиметилцеллюлозы, 2,2% - 4,5% растворы, используются в медицине на органах и тканях, имеющих серозное покрытие (в том числе на суставах). 4,5% раствор «Линтекс-Мезогель» по вязкости аналогичен синовиальной жидкости здорового человека.
«Синокром Форте» – 2% изотонический, апирогенный, стерильный раствор гиалуроновой кислоты в виде натриевой соли гиалуроновой кислоты – гиалуроната натрия (20 мг/мл), применяется для внутрисуставных инъекций при дегенеративных заболеваниях суставов.
«Остенил» – 2% изотонический раствор гиалуроновой кислоты, используется в ортопедии при лечении дегенеративных и травматических изменений крупных (коленного, тазобедренного, локтевого) синовиальных суставов. Кроме гиалуроната натрия (20 мг/мл) содержит воду для инъекций, хлорид натрия, моногидрогенфосфат натрия, дигидрогенфосфат натрия. Остенил выпускается в шприцах для внутрисуставных локальных инъекций.
Сокультивирование проводили в течение суток путем добавления носителя в культуральную среду. С этой целью с конфлуэнтного монослоя ММСК сливали рабочую среду и заливали средой, в которой часть питательной среды DMEM заменяли гелем, а затем оценивали его воздействие на клетки. Через сутки в чашках с «Синокром Форте» и «Остенил» наблюдались открепившиеся клетки (приблизительно 10 % от общего количества клеток), причем чем больше была концентрация геля, тем больше наблюдалось открепившихся клеток, в то время как при добавлении «Линтекс-Мезогель» клетки не откреплялись (Таблица 1).
Через 24 часа среду с клеток сливали, центрифугировали при 300g 7 минут и оценивали количество открепившихся клеток путем подсчета в камере Горяева.
Таким образом, из тестируемых препаратов наилучшие свойства в качестве носителя для доставки клеток в область дефекта оказался «Линтекс-Мезогель».
Таблица 1. Воздействие носителей на жизнеспособность клеток
количество геля
носитель
20% 30% 40%
«Линтекс-Мезогель» - - -
«Синокром + + ++
«Остенил» + ++ +++
где «+» – 10 % открепившихся клеток от общего количества ММСК в конфлуэнтном монослое.
Оптимизация состава композиции
Поскольку для культивирования ММСК используется исключительно жидкая среда, необходимо было изучить воздействие вязкой среды на потенции клеток. С этой целью определяли оптимальную концентрацию геля в биомедицинской композиции, обеспечивающую вязкость, максимально приближенную к вязкости синовиальной жидкости здорового человека и при этом не влияющую негативно на физиологический потенциал клеток. Для этого смешивали клетки в различных вариантах и концентрациях с ингредиентами препарата (Таблица 2), выдерживали в течение 5-ти часов при комнатной температуре, отмывали клетки путем суспендирования-центрифугирования и оценивали жизнеспособность, пролиферативную активность и способность клеток к дифференцировке в клетки хрящевой ткани. В качестве контроля были клетки, культивируемые в стандартных условиях.
Таблица 2. Варианты композиций

композиции
Ингредиенты на 1 мл препарата
(мкл)
«Линтекс-Мезогель»
4,5 %
Аутосыворотка Физиологический
раствор
ММСК
1 1000 - - 2,5 млн
2 900 - 100 2,5 млн
3 900 100 - 2,5 млн
4 700 200 100 2,5 млн
5 700 100 200 2,5 млн
6 600 200 200 2,5 млн
7 600 100 300 2,5 млн
8 500 200 300 2,5 млн
9 500 100 400 2,5 млн
10 400 - 600 2,5 млн
Отмытые клетки суспендировали в небольшом объеме физиологического раствора и проводили тест на жизнеспособность. Для этого суспензию клеток окрашивали 4% раствором трипанового синего в эквивалентном объеме в течение 5 мин. Затем 10 мкл окрашенной суспензии клеток переносили в камеру Горяева и сразу производили оценку. Путем прямого микроскопического наблюдения производили подсчет окрашенных клеток в пяти больших квадратах камеры. Процент жизнеспособности клеток в суспензии определяли по стандартной формуле, описанной для ММСК человека.
Для оценки пролиферативной активности клетки высевали на чашки в концентрации 106 клеток/см2. Митотический индекс для каждой популяции клеток рассчитывали в фазе логарифмического роста как отношение числа митозов (n) к общему количеству подсчитанных клеток (N, не менее 1Ч10 6), умноженное на 1000 (в ‰).
МИ =
Figure 00000004
1000 ‰
Время удвоения популяции определяли путем подсчета количества клеток в десяти выбранных и отмеченных квадратах культуральной чашки через 18, 24, 36, 48 и 60 часов.
Для подтверждения способности клеток к дифференцировке в клетки хрящевой ткани из отмытых клеток путем центрифугирования формировали плотный агрегат с последующим культивированием его в среде, содержащей индукторы хондродифференцировки. Путем иммуноцитохимического анализа в сформированных в пробирке трехмерных кусочках ткани определяли наличие клеток, положительно окрашенных антителами к маркеру хондроцитов – аггрекану.
В результате было установлено:
- Оптимальными по критериям «жизнеспособность/вязкость/потенциал клеток к делению и дифференцировке» оказались композиции №№ 4, 5, 6, вязкость препаратов в этих композициях наиболее приближена к вязкости синовиальной жидкости здорового человека и составляет 3,15% для №№ 4, 5 и 2,7% для № 6 (относительно вязкости 4,5% – го «Линтекс-Мезогеля», аналогичного вязкости синовиальной жидкости здорового человека). При достаточно высокой вязкости этих композиций, клетки, благодаря добавлению сыворотки, имеют характерный для ММСК диапазон значений по показателям жизнеспособности (%) и пролиферативной активности (МИ-митотический индекс) – 90-95% и 32-34‰ соответственно.
- Клетки из композиций №№ 4, 5, 6 сохраняют свои потенции к цитодифференцировке: при добавлении индукторов хондродифференцировки они формируют клетки хрящевой ткани.
- Дальнейшее увеличение вязкости, даже при добавлении сыворотки сказывается негативно на жизнеспособности и пролиферативной активности клеток. Так в композиции № 3, по вязкости максимально приближенной к синовиальной жидкости здорового человека (4,05 % относительно Мезогеля), несмотря на добавление сыворотки, жизнеспособность и пролиферативная активность клеток резко снижаются.
- Смешивание клеток с 4,5 % «Линтекс-Мезогель» (№ 1) приводит к деградации клеток.
- При низкой вязкости композиции (№№ 8, 9, 10) клетки полностью сохраняют жизнеспособность, пролиферативную активность и потенции к цитодифференцировке in vitro, однако при введении в сустав этого композита эффективность репарации хряща значительно ниже, по сравнению с более вязкими композитами.
Сравнение предлагаемых композиций с прототипом
Для сравнения процесса регенерации хрящевой ткани в зависимости от состава трансплантата у кроликов через 14 суток и 28 суток после введения трансплантатов изолировали костно-хрящевой композит сустава, на который был нанесен дефект, и проводили визуальный и гистологический анализ (Таблица 3). С этой целью формировали 2 группы животных и осуществляли моделирование дефекта суставного хряща. На внутренней суставной поверхности бедренной кости кроликам в 1-й группе скальпелем срезали часть гиалинового хряща длиной около 1 см и шириной примерно 1 мм, а кроликам из 2-й группы – часть гиалинового хряща длиной около 1 см и шириной примерно 3 мм. Введение препаратов производили через 7 суток после нанесения дефекта путем внутрисуставных инъекций однократно. Через 14 и 28 суток животных выводили из эксперимента. При увеличении размера дефекта прототип значительно уступает по эффективности по сравнению с более вязкими препаратами.
Таким образом, продемонстрировано, что предлагаемые композиции оказались эффективнее прототипа в скорости и качестве регенерации хрящевой гиалиновой ткани, и, соответственно, в терапии суставного дефекта хрящевой гиалиновой тканью, вне зависимости от размера этого дефекта.
Таблица 3. Степень регенерации суставного хряща в зависимости от состава препарата.
Состав композита 1-я группа
(дефект 1 см х 1 мм)
2-я группа
(дефект 1 см х 3 мм)
Степень регенерации дефекта (%) на 14 сутки после введения препарата Степень регенерации дефекта (%)
на 28 сутки после введения препарата
Степень регенерации дефекта (%) на 14 сутки после введения препарата Степень регенерации дефекта (%) на 28 сутки после введения препарата
1 2,2 % гель + ММСК
(прототип)
80% 100% 50% 65%
2 2,7 % гель + ММСК
+ сыворотка
90% 100% 70% 80%
3 3,15 % гель + ММСК + сыворотка 95% 100% 80% 90%
Подготовка биомедицинской композиции для внутрисуставного введения
После финального пассирования клетки снимают с субстрата, отмывают средой ДМЕМ, а затем физраствором с альбумином, подсчитывают в камере Горяева. Затем клетки ресуспендируют в аутосыворотке (10%–20% от общего объема композиции) из расчета 2,5 млн клеток на 1 мл препарата. В 4,5 % Мезогель (60%–70% от общего объема композиции) добавляют физиологический раствор (10%–20% от общего объема композиции) и смешивают до гомогенного состояния, после чего в него вносят сыворотку с клетками и тщательно пипетируют, не допуская образования пузырей.
Общий объем вводимой композиции определяется врачом-ортопедом в зависимости от размера суставной полости и локализации сустава (от 2 мл до 5 мл).
Подготовленная композиция набирается в стерильный шприц и подлежит введению в сустав в течение 2-х часов.
Примеры композиций на 1 мл (1000 мкл) препарата:
1. ММСК ЖТ – 2,5 млн
«Линтекс-Мезогель» – 600 мкл
Аутосыворотка – 200 мкл
Физиологический раствор – 200 мкл
2. ММСК ЖТ – 2,5 млн
«Линтекс-Мезогель» – 700 мкл
Аутосыворотка – 100 мкл
Физиологический раствор – 200 мкл.
3. ММСК ЖТ – 3,0 млн
«Линтекс-Мезогель» – 700 мкл
Аутосыворотка – 200 мкл
Физиологический раствор – 100 мкл
4. ММСК ЖТ – 3,0 млн
«Линтекс-Мезогель» – 600 мкл
Аутосыворотка – 200 мкл
Физиологический раствор – 200 мкл
Пример терапевтического применения изобретения.
Пациент С. поступил в клинику с жалобами на боль в области правого и левого ВНЧС (височный нижне-челюстной сустав) при открывании рта и ограничение открывания рта.
Пациенту был диагностирован артроз обоих височных нижне-челюстных суставов.
Учитывая клинические данные и данные КЛКТ и МРТ ВНЧС, пациенту была произведена артроскопическая операция с введением в оба сустава по 2 мл препарата на основе ММСК (2,5 млн ММСК в 1 мл препарата, т.е. в каждый сустав было введено по 5 млн клеток)
В первые 7 дней после хирургического вмешательства боль и отек в послеоперационной области соответствовали тяжести перенесенного хирургического вмешательства.
На 14-е сутки после операции пациент чувствовал себя удовлетворительно, ограничения открывания рта и затруднения в приеме пищи пациент не испытывал. Объективно отрывание рта увеличилось до 3,9 см. Отмечалось наличие небольшой девиации и дефлекции влево при открывании рта на 1-2 мм. Сохранялись незначительные болевые ощущения возникающие, со слов пациента, крайне редко.
Через месяц после вмешательства клинические данные при обследовании пациента соответствовали норме. Ограничение открывания рта, дефлекция и боли отсутствовали. На 6 месяце после проведенного лечения отсутствовали какие-либо клинические симптомы нарушения работы ВНЧС, пациенту были произведены КЛКТ и МРТ ВНЧС.
На МРТ и КЛКТ ВНЧС прослеживается восстановление контуров головок мыщелковых отростков нижней челюсти, положения и формы суставных дисков.

Claims (13)

1. Композиция для лечения дегенеративных заболеваний суставов, включающая
мультипотентные мезенхимные стромальные клетки, выделенные из жировой ткани (ММСК ЖТ), гель «Линтекс мезогель», аутосыворотку и физиологический раствор в следующих соотношениях в % от общего объема композиции:
ММСК ЖТ - 2,5-3,0 млн на 1 мл композиции;
«Линтекс-Мезогель» - 60-70%;
Аутосыворотка - 10-20%;
Физиологический раствор - до 100%.
2. Композиция по п.1, где ММСК ЖТ представляют собой клетки, выделенные из ткани млекопитающего.
3. Композиция по п.2, где млекопитающее представляет собой кролика, лошадь, собаку, кошку, человека.
4. Композиция по п.3, где человек является пациентом, страдающим дегенеративным заболеванием суставов.
5. Композиция по п.1 или 4, где ММСК ЖТ представляют собой аутологичные клетки.
6. Композиция по п.1, где композиция выполнена в виде геля.
7. Композиция по п.6, где композиция подходит для внутрисуставного введения.
8. Композиция по п.1, где заболевание представляет собой артроз, артрит, бурсит, остеохондроз или остеоартроз.
RU2018144088A 2018-12-12 2018-12-12 Биомедицинская композиция для лечения дегенеративных заболеваний суставов на основе региональных стволовых клеток взрослого организма RU2708376C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018144088A RU2708376C1 (ru) 2018-12-12 2018-12-12 Биомедицинская композиция для лечения дегенеративных заболеваний суставов на основе региональных стволовых клеток взрослого организма

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018144088A RU2708376C1 (ru) 2018-12-12 2018-12-12 Биомедицинская композиция для лечения дегенеративных заболеваний суставов на основе региональных стволовых клеток взрослого организма

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2708376C1 true RU2708376C1 (ru) 2019-12-06

Family

ID=68836635

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018144088A RU2708376C1 (ru) 2018-12-12 2018-12-12 Биомедицинская композиция для лечения дегенеративных заболеваний суставов на основе региональных стволовых клеток взрослого организма

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2708376C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060228796A1 (en) * 1999-08-19 2006-10-12 Artecel, Inc. Adipose tissue-derived adult stem cells for the repair of articular cartilage fractures and uses thereof
US20120114609A1 (en) * 2009-07-02 2012-05-10 Fidia Farmaceutici S.P.A. Biological material suitable for the therapy of osteoarthrosis, ligament damage and for the treatment of joint disorders
RU2452527C1 (ru) * 2010-12-27 2012-06-10 Александр Сергеевич Тепляшин Способ регенерации хрящевой гиалиновой ткани суставов на начальных стадиях деструктивных заболеваний
RU2508297C1 (ru) * 2012-06-22 2014-02-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Федеральный научно-клинический центр детской гематологии, онкологии и иммунологии имени Дмитрия Рогачева" Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации Способ получения биологически активной субстанции из крови кур для активации пролиферации недифференцированных клеток костного мозга человека

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060228796A1 (en) * 1999-08-19 2006-10-12 Artecel, Inc. Adipose tissue-derived adult stem cells for the repair of articular cartilage fractures and uses thereof
US20120114609A1 (en) * 2009-07-02 2012-05-10 Fidia Farmaceutici S.P.A. Biological material suitable for the therapy of osteoarthrosis, ligament damage and for the treatment of joint disorders
RU2452527C1 (ru) * 2010-12-27 2012-06-10 Александр Сергеевич Тепляшин Способ регенерации хрящевой гиалиновой ткани суставов на начальных стадиях деструктивных заболеваний
RU2508297C1 (ru) * 2012-06-22 2014-02-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Федеральный научно-клинический центр детской гематологии, онкологии и иммунологии имени Дмитрия Рогачева" Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации Способ получения биологически активной субстанции из крови кур для активации пролиферации недифференцированных клеток костного мозга человека

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Noriyuki Yamamoto et al. Effects of autologous serum on osteoblastic differentiation in human bone marrow cells // J Med Dent Sci 2003; 50, рp. 63-69. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Human umbilical cord Wharton's jelly mesenchymal stem cells combined with an acellular cartilage extracellular matrix scaffold improve cartilage repair compared with microfracture in a caprine model
Gugjoo et al. Equine mesenchymal stem cells: properties, sources, characterization, and potential therapeutic applications
AU2020203168B2 (en) Isolated discogenic cells, methods of using, and methods of preparing same from mammalian tissue
US20090181007A1 (en) Culture medium and pharmaceutical composition for regenerating cartilage tissue, a method, uses and products related thereto
US11801331B2 (en) Composition for cartilage regeneration and preparing thereof
Tsai et al. Enzyme-cross-linked gelatin hydrogel enriched with an articular cartilage extracellular matrix and human adipose-derived stem cells for hyaline cartilage regeneration of rabbits
Samuel et al. Platelet rich concentrate enhances mesenchymal stem cells capacity to repair focal cartilage injury in rabbits
US8709401B2 (en) Primed stem cells and uses thereof to treat inflammatory conditions in joints
KR20210040908A (ko) 인간 유도 만능 줄기세포로부터 연골세포의 펠렛을 제조하는 방법 및 이의 용도
US20150152388A1 (en) Preparation of parental cell bank from foetal tissue
JP7230219B2 (ja) 滑液膜由来の間葉系幹細胞及びその用途
RU2708376C1 (ru) Биомедицинская композиция для лечения дегенеративных заболеваний суставов на основе региональных стволовых клеток взрослого организма
KR101885729B1 (ko) 지방조직 유래 중간엽 줄기세포 및 히알루론산 유도체를 포함하는 조성물 및 그를 제조하는 방법
RU2452527C1 (ru) Способ регенерации хрящевой гиалиновой ткани суставов на начальных стадиях деструктивных заболеваний
Aratikatla et al. Wharton’s jelly and osteoarthritis of the knee
US20220313741A1 (en) Pluripotent stem cells inducing osteochondral repair
KR102334886B1 (ko) 성장판 재생용 조성물
AU2017216481A1 (en) Methods of generating, repairing and/or maintaining connective tissue in vivo
Gugjoo Therapeutic Applications of Mesenchymal Stem Cells in Veterinary Medicine
Wang et al. Human Embryonic Stem Cell-Derived Mesenchymal Stem Cells and BMP7 Promote Cartilage Repair
Dudics Mesenchymal stem cells as potential source for musculoskeletal diseases mainly for cartilage repair