Дэцэлюлярызацыя
Дэцэлюлярызацыя — гэта біямедыцынскі працэс, які выкарыстоўваецца ў тканкавай інжынерыі для ачысткі знешнеклеткавага матрыксу (міжклетачнага рэчыва) ад клетак і атрымання асновы, якую можна выкарыстоўваць для рэгенерацыі і стварэння штучных органаў і тканін з дапамогай стваловых клетак.
Упершыню методыка была прапанавана Стывенам Ф. Бадзілакам[1] з Інстытута рэгенератыўнай медыцыны Пітсбургскага ўніверсітэта. У выніку атрымліваецца інэртны біяматэрыял, які ў далейшым можа выступаць у якасці каркаса для апрацоўкі стваловымі клеткамі пацыента. Так як дэцэлюлярызаваны матэрыял не мае аб’ектаў (антыгенаў), якія б маглі выклікаць адказ імуннай сістэмы, імплантаваныя стваловыя клеткі могуць без перашкоды дыферэнцыравацца і ўтвараць тканку патрэбнага тыпу. Асноўнае патрабаванне ў працэсах дэцэлюлярызацыі — гэта захаванне структурнай (марфалогія) і хімічнай цэласнасці зыходнай тканіны.
Метады дэцэлюлярызацыі тканак правіць
Фізічныя метады дэцэлюлярызацыі правіць
Найбольш распаўсюджаныя фізічныя метады, якія выкарыстоўваюцца для выдалення клетак з матрыксу тканіны, — гэта апрацоўка тканак донара з дапамогай гідрастатычнага ціску, электрычнасці і тэрмічных метадаў. Пад тэрмічным уздзеяннем маецца на ўвазе выкарыстанне мноства цыклаў хуткага замарожвання-адтавання. Пры хуткім замарожванні тканіны вакол плазматычнай мембраны ўтвараюцца мікраскапічныя крышталі лёду і клетка разбураецца[2]. Пасля разбурэння клетак (лізісу) тканка падвяргаецца ўздзеянню хімічных рэчываў, якія раствараюць і вымываюць непажаданыя кампаненты. Тэрмічная дэцэлюлярызацыя лепш за ўсе падыходзіць для тоўстых і трывалых тканін. Дэцэлюлярызацыя з выкарыстаннем гідрастатычнага ціску часцей за ўсе прымяняецца пры павышаных тэмпературах, каб пазбегнуць некантралюемага ўзнікнення крышталяў лёду, якія могуць пашкодзіць каркас. Электрычнае разбурэнне плазматычнай мембраны — гэта апрацоўка электрычнымі імпульсамі, якія прыводзяць да ўзнікнення мікрапор на плазматычнай мембране, парушэння гомеастатычнага балансу і гібелі клетак. Метады гідрастатычнай апрацоўкі і апрацоўкі электрычнымі імпульсамі пакуль выкарыстоўваюцца абмежавана[1].
Хімічныя метады дэцэлюлярызацыі правіць
Хімічныя метады дэцэлюлярызацыі з’яўляюцца больш распаўсюджанымі, чым фізічныя метады. Патрэбныя камбінацыі хімічных рэчываў залежаць ад таго, якую таўшчыню мае апрацоўваемая тканка, з чаго складаецца знешнеклеткавы матрыкс і для чаго атрыманы матэрыял будзе ў далейшым выкарыстаны. Часцей за ўсе для хімічнай дэцэлюлярызацыі выкарыстоўваюцца кіслоты, шчолачы, паверхнева-актыўныя рэчывы (іённыя, неіёнагенныя і цвіттэріённыя дэтэргенты).
Звычайна выкарыстоўваецца іённы дэтэргент, дадэцылсульфат натрыю (SDS), дзякуючы яго высокай эфектыўнасці разбурэння клетак без значнага пашкоджання знешнеклеткавага матрыксу[3]. У якасці дадатка да выкарыстання SDS часта выкарыстоўваецца апрацоўка шчолачамі і кіслотамі, з-за іх здольнасці раскладаць нуклеінавыя кіслоты і раствараць іх. Найбольш распаўсюджаным неіёнагенным дэтэргентам з’яўляецца Triton X-100, які здольны парушаць узаемадзеянні паміж ліпідамі, але не псаваць бялок-бялковыя ўзаемадзеянні.
Важлівым хімічным рэчывам, якое выкарыстоўваецца у працэсах хімічнай дэцэлюлярызацыі, з’яўляецца ЭДТА (соль этылендыамінтэтравоцатнай кіслаты). Гэта рэчыва ўяўляе сабой хелаціруючы агент, які звязвае кальцый і прадухіляе звязванне інтэгральных бялкоў клеткамі паміж сабой.
Ферментатыўныя метады дэцэлюлярызацыі правіць
Ферменты-дэцэлюлярызатары выкарыстоўваюцца для разрыву сувязяў і ўзаемадзеянняў паміж нуклеінавымі кіслотамі. Часта ферментатыўная апрацоўка выкарыстоўваецца сумесна з фізічнай ці хімічнай апрацоўкай. Напрыклад, эндануклеазы расшчапляюць ДНК і РНК і дапамагаюць іх выдаленню са знешнеклетачнага матрыксу[4]. Экзануклеазы расшчапляюць фосфадыэфирныя сувязі і разбураюць паслядоўнасці нуклеінавых кіслот. Ферменты накшталт трыпсіну дзейнічаюць як пратэазы, парушаючы ўзаемадзеянні паміж бялкамі. Дзіспазы выкарыстоўваюцца для прадухілення непажаданай агрэгацыі клетак і спрашчэння аддзялення клетак ад знешнеклетачнага матрыксу. Ліпазы звычайна выкарыстоўваюцца, калі неабходныя дэцэлюлярызаваныя скурныя трансплантанты, яны парушаюць узаемадзеянні паміж моцна ліпідызаванымі клеткамі.
Перспектывы правіць
Найбольшыя поспехі ў дэцэлюлярызацыі дасягнуты пры выкарыстанні слаба спецыялізаваных тканак, накшталт касцявых тканак (рэканструкцыя костак і замена дэфармаваных аб’ектаў) і скуры. Вядуцца пошукі эфектыўных спосабаў дэцэлюлярызацыі тканак лёгкіх, нырак і інш. Перспектыўным накірункам з’яўляюцца дэцэлюлярызаваныя тканкі сэрца, якія у далейшым могуць быць выкарыстаны для стварэння штучных сардэчных клапанаў, так званых алаграфтаў. Але патрэбна адзначыць, што, нягледзячы на пэўныя поспехі ў нарошчванні тканак на знешнеклетачным матрыксе з дапамогай стваловых клетак, поўная рэканструкцыя асобнага органа пакуль яшчэ не магчымая.
Зноскі
- ↑ а б Badylak S.F. Decellularization of tissues and organs // Biomaterials. 2006. 27 (19): 3675–3683. doi:10.1016/j.biomaterials.2006.02.014
- ↑ Flynn L.E. The use of decellularized adipose tissue to provide an inductive microenvironment for the adipogenic differentiation of human adipose-derived stem cells // Biomaterials. 2010. 31 (17): 4715–4724. doi:10.1016/j.biomaterials.2010.02.046
- ↑ Ott H.C. Perfusion-decellularized matrix: using nature’s platform to engineer a bioartificial heart // Nature Medicine. 2008. 14 (2): 213–221. doi:10.1038/nm1684
- ↑ Petersen T.H. Tissue-engineered lungs for in vivo implantation // Science. 2010. 329 (5991): 538–541. doi:10.1126/science.1189345