Криочувствительность мезенхимальных стромальных клеток, криоконсервированных в составе носителей на основе скелетов морских губок Ianthella basta

Abstract

В работе представлены результаты экспериментальных исследований по использованию скелетов морской губки Ianthella basta в качестве носителей для мезенхимальных стромальных клеток человека (МСК), их биосовместимости с данными клетками, а также оценка чувствительности клеток, растущих в составе этих носителей, к криоконсервированию под защитой 10% ДМСО и 20% фетальной сыворотки крупного рогатого скота по методу, разработанному для суспензии МСК (медленное охлаждение со скоростью 1 град/мин, быстрый отогрев при 37°С). С помощью кислотно-щелочного гидролиза из скелетов морской губки Ianthella basta были получены сетчатые носители, состоящие из хитиновых фибрилл. В ходе культивирования in vitro данные носители обеспечивали адгезию, миграцию и пролиферацию МСК. После криоконсервирования наблюдалось значительное снижение жизнеспособности клеток, при этом их метаболическая активность составляла (46,8 ± 5,8)% по отношению к нативным образцам и не уменьшалась на первые сутки рекультивирования. Из полученных результатов следует, что скелеты морской губки Ianthella basta представляют собой новый перспективный источник носителей для использования в тканевой инженерии и регенеративной медицине. Данная работа может послужить основой для дальнейшей разработки методов криоконсервирования стволовых клеток в составе трехмерных тканеинженерных конструкций.

У роботі представлено результати експериментальних досліджень, спрямованих на використання скелетів морської губки Ianthella basta в якості носіїв для мезенхімальних стромальних клітин людини (МСК), їх біосумісності з цими клітинами, а також оцінка кріочутливості клітин, які ростуть у складі цих носіїв, до кріоконсервування під захистом 10% ДМСО та 20% фетальної сироватки крупної рогатої худоби за методом, розробленим для суспензії МСК (повільне охолодження зі швидкістю 1 град/хв, швидкий відігрів при 37°С). За допомогою кислотно-лужного гідролізу зі скелетів морської губки Ianthella basta були отримані сітчасті носії, утворені з хітинових фібрил. У ході культивування in vitro ці носії забезпечували адгезію, міграцію та проліферацію МСК. Після кріоконсервування спостерігалося значне зниження життєздатності клітин, при цьому їх метаболічна активність складала (46,8 ± 5,8)% по відношенню до нативних зразків та не зменшувалася на першу добу рекультивування. На підставі одержаних результатів встановлено, що скелети морської губки Ianthella basta є новим перспективним джерелом носіїв для використання в тканинній інженерії та регенеративній медицині. Дана робота може бути основою для подальшої розробки методів кріоконсервування стовбурових клітин у складі тривимірних тканинноінженерних конструкцій.

This paper presents our findings on using skeletons of marine sponge Ianthella basta as the carriers for human mesenchymal stromal cells (MSC), evaluating their biocompatibility with the cells, as well as the assessment of cryosensitivity of the cells, growing within these carriers to cryopreservation under protection of 10% DMSO and 20% fetal bovine serum according to the method developed for MSC suspension (slow cooling with 1 deg/min rate, rapid thawing at 37°С). Network-like chitin carriers consisting of chitin fibrils were derived from marine sponge Ianthella basta skeletons by acid-base hydrolysis. During culturing in vitro these carriers supported adhesion, migration and proliferation of MSCs. After cryopreservation we observed a decrease in cell viability with their metabolic activity of 46.8±5.8% in respect to the native specimens and it did not reduce to day 1 of reculture. As proceeded from the reported findings, the skeletons from marine sponge Ianthella basta are the new promising source for carriers to be used in tissue engineering and regenerative medicine. This research may serve the basis for further developing the cryopreservation methods for stem cells within 3-D tissue-engineered scaffolds.