Гидрогели на основе рекомбинантного спидроина стимулируют пролиферацию и миграцию клеток роговицы человека

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В данной статье представлены результаты изучения влияния гидрогеля из рекомбинантного спидроина на клетки переднего эпителия и кератоциты роговицы человека в эксперименте in vitro. Всемирная организация здравоохранения в своих исследованиях установила высокую распространенность травм роговицы среди населения развивающихся стран. Для восстановления поврежденной поверхности роговицы в последние годы предложены различные технологии. Одним из актуальных направлений в вопросе заживления дефекта и ускорения регенерации роговицы является применение биодеградируемых материалов на основе шелка, в том числе рекомбинантных аналогов белков каркасной нити паучьего шелка – спидроинов. Эти белки известны своим оптимальным балансом прочности и эластичности, что при имеющейся биологической совместимости, неиммуногенности и способности к биодеградации позволяет использовать их в качестве биоматериала для тканевой инженерии и регенеративной медицины. В связи с этим в данной работе проведена детальная оценка цитотоксичности гидрогелей на основе рекомбинантного спидроина rS2/12-RGDS в отношении эпителиальных клеток и кератоцитов, выделенных из человеческих роговиц, с учетом возможных изменений фенотипа и миграционной активности данных клеток. Проведенное исследование демонстрирует перспективность и терапевтический потенциал гидрогелей на основе рекомбинантного спидроина.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

О. И. Агапова

ФГБУ “Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В. И. Шумакова” Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: igor_agapov@gmail.com
Россия, Москва

Д. С. Островский

ФГАУ “Национальный медицинский исследовательский центр “Межотраслевой научно-технический комплекс “Микрохирургия глаза” имени академика С. Н. Федорова” Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: igor_agapov@gmail.com
Россия, Москва

М. Х. Хубецова

ФГАУ “Национальный медицинский исследовательский центр “Межотраслевой научно-технический комплекс “Микрохирургия глаза” имени академика С. Н. Федорова” Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: igor_agapov@gmail.com
Россия, Москва

Т. З. Керимов

ФГАУ “Национальный медицинский исследовательский центр “Межотраслевой научно-технический комплекс “Микрохирургия глаза” имени академика С. Н. Федорова” Министерства здравоохранения Российской Федерации; ФГБОУ ВО “Московский государственный медико-стоматологический университет имени А. И. Евдокимова” Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: igor_agapov@gmail.com
Россия, Москва; Москва

С. А. Борзенок

ФГАУ “Национальный медицинский исследовательский центр “Межотраслевой научно-технический комплекс “Микрохирургия глаза” имени академика С. Н. Федорова” Министерства здравоохранения Российской Федерации; ФГБОУ ВО “Московский государственный медико-стоматологический университет имени А. И. Евдокимова” Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: igor_agapov@gmail.com
Россия, Москва; Москва

В. Г. Богуш

ФГБУ “Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт”

Email: igor_agapov@gmail.com
Россия, Москва

Л. И. Давыдова

ФГБУ “Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт”

Email: igor_agapov@gmail.com
Россия, Москва

С. Э. Чеперегин

ФГБУ “Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт”

Email: igor_agapov@gmail.com
Россия, Москва

А. Е. Ефимов

ФГБУ “Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В. И. Шумакова” Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: igor_agapov@gmail.com
Россия, Москва

И. И. Агапов

ФГБУ “Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В. И. Шумакова” Министерства здравоохранения Российской Федерации

Автор, ответственный за переписку.
Email: igor_agapov@gmail.com
Россия, Москва

В. Г. Дебабов

ФГБУ “Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт”

Email: igor_agapov@gmail.com

Academician

Россия, Москва

Список литературы

  1. Whitcher J.P., Srinivasan M., Upadhyay M.P. Corneal blindness: a global perspective // Bull World Health Organ. 2001. V. 79(3). P. 214–221.
  2. Gain P., Jullienne R., He Z., et al. Global Survey of Corneal Transplantation and Eye Banking // JAMA Ophthalmol. 2016. V. 134 (2). P. 167–173.
  3. Jeng B. H., Ahmad S. In Pursuit of the Elimination of Corneal Blindness: Is Establishing Eye Banks and Training Surgeons Enough? // Ophthalmology. 2021. V. 128(6). P. 813–815.
  4. Mahdavi S.S., Abdekhodaie M.J., Mashayekhan S., et al. Bioengineering Approaches for Corneal Regenerative Medicine // Tissue Eng Regen Med. 2020. V. 17 (5). P. 567–593.
  5. El-Sherbiny I.M., Yacoub M.H. Hydrogel scaffolds for tissue engineering: Progress and challenges // Glob Cardiol Sci Pract. 2013. V. 2013 (3). P. 316–342.
  6. Jameson J.F., Pacheco M.O., Nguyen H.H., et al. Recent Advances in Natural Materials for Corneal Tissue Engineering // Bioengineering (Basel). 2021. V. 8(11) P. 161.
  7. Han Y., Li C., Cai Q., et al. Studies on bacterial cellulose/poly(vinyl alcohol) hydrogel composites as tissue-engineered corneal stroma // Biomed Mater. 2020. V. 15(3). P. 035022.
  8. Kong B., Chen Y., Liu R., et al. Fiber reinforced GelMA hydrogel to induce the regeneration of corneal stroma // Nat Commun. 2020. V. 11 (1). P. 1435.
  9. Bowen C.H., Dai B., Sargent C.J., et al. Recombinant Spidroins Fully Replicate Primary Mechanical Properties of Natural Spider Silk // Biomacromolecules. 2018. V. 19 (9). P. 3853~3860.
  10. Zhang Q., Li M., Hu W., et al. Spidroin-Based Biomaterials in Tissue Engineering: General Approaches and Potential Stem Cell Therapies // Stem Cells Int. 2021. V. 2021. P. 7141550.
  11. Ramezaniaghdam M., Nahdi N.D., Reski R. Recombinant Spider Silk: Promises and Bottlenecks // Front Bioeng. Biotechnol. 2022. V. 10. P. 835637.
  12. Teplenin A., Krasheninnikova A., Agladze N., et al. Functional analysis of the engineered cardiac tissue grown on recombinant spidroin fiber meshes // PLoS One. 2015. V. 10 (3). P. e0121155,
  13. Агапов И.И., Пустовалова О.Л., Мойсенович М.М. и др. Трехмерный матрикс из рекомбинантного белка паутины для тканевой инженерии // Доклады Академии наук. 2009. Т. 426. № 1. С. 115–118.
  14. Агапова О.И., Ефимов А.Е., Мойсенович М.М. и др. Сравнительный анализ трехмерной наноструктуры пористых биодеградируемых матриксов из рекомбинантного спидроина и фиброина шелка для регенеративной медицины // Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2015. Т. 17 (2). С. 37–44.
  15. Jansson R., Thatikonda N., Lindberg D., et al. Recombinant spider silk genetically functionalized with affinity domains // Biomacromolecules. 2014. V. 15 (5). P. 1696–1706.
  16. Bogush V.G., Sokolova O.S., Davydova L.I., et al. A novel model system for design of biomaterials, based on recombinant analogs of spider silk protein // J Neuroimmune Pharmacol. 2009. V. 4 (1). P. 17–27.
  17. Hirano Y., Okuno M., Hayashi T., et al. Cell-attachment activities of surface immobilized oligopeptides RGD, RGDS, RGDV, RGDT, and YIGSR toward five cell lines // J. Biomater. Sci. Polym. Ed. 1993. V. 4. P. 235–243.
  18. Kumar V.B., Tiwari O.S., Finkelstein-Zuta G., et al. Design of Functional RGD Peptide-Based Biomaterials for Tissue Engineering // Pharmaceutics. 2023. V. 15. P. 345.
  19. Revkova V., Sidoruk K., Kalsin V., et al. Spidroin silk fibers with bioactive motifs of extracellular proteins for neural tissue engineering // ACS Omega. 2021. V. 6. P. 15264–15273.
  20. Nosenko M.A., Moysenovich A.M., Zvartsev R.V., et al. Novel Biodegradable Polymeric Microparticles Facilitate Scarless Wound Healing by Promoting Re-epithelialization and Inhibiting Fibrosis // Frontiers in Immunology. 2018. V. 9. Р. 2851.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Результаты скарификационного теста эпителиальных клеток и кератоцитов (*;**– статистически значимые отличия по сравнению с контролем – группой 4, p < 0,05; ns – отличия между опытными группами и контролем статистически не значимы, p > 0,05).

Скачать (121KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024