КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 15-15-10014

НазваниеИсследование роста и дифференцировки мезенхимальных стволовых клеток на биополимерных скэффолдах для создания новой терапевтической технологии тканевой регенерации в челюстно-лицевой хирургии

Руководитель Иванов Сергей Юрьевич, Доктор медицинских наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Приволжский исследовательский медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации , Нижегородская обл

Конкурс №7 - Конкурс 2015 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований с привлечением молодых исследователей»

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-216 - Стоматология и хирургическая стоматология

Ключевые слова Мезенхимальные стволовые клетки, челюстно-лицевая хирургия, регенерация, скэффолд, тканевая инженерия, поли-3-гидроксибутират, альгинат, биосинтез, микроструктура, биодеградация, биосовместимость, костная ткань

Код ГРНТИ76.09.31

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Разработка новых биомедицинских методик для регенерации костной ткани является актуальной проблемой в травматологии, нейрохирургии, челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии. Поражения костных тканей в результате патологических заболеваний, травм и врожденных патологий занимают одни из первых мест среди причин смертности, временной нетрудоспособности и развития инвалидности. Каждый год около 12% населения России получают травмы, из них 80% - люди молодого и трудоспособного возраста. Кроме того, в последнее время наблюдается рост числа больных заболеваниями, сопровождающимися обширными разрушениями костной ткани (опухоли, туберкулез). Широко распространенные в хирургии методики реконструкции костей, основанные на ручном или инструментальном перемещении и фиксации костных фрагментов с помощью металлических имплантатов не обеспечивают решения поставленной задачи и, более того, являются причиной развития различных побочных патологий: хронических воспалений, инфекций, остеомиелита и др. Операции по эндопротезированию с использованием костезамещающих материалов требуются для лечения целого спектра заболеваний: наследственных патологий костной ткани, переломов и дефектов костей вследствие травм, остеопороза, остеомиелита и других хронических заболеваний костной ткани. В России до 30% стоматологических пациентов хирургического профиля нуждаются в использовании при лечении костезамещающих материалов. В настоящее время в медицине, в частности в челюстно-лицевой хирургии, параллельно с усовершенствованием традиционных методов лечения происходит бурное развитие принципиально новых методов терапии, в т.ч. тканевой инженерии. Тканевая инженерия представляет собой принципиально иную концепцию по отношению к хирургии и трансплантологии. Она основана не на замещении, а на регенерации тканей и органов. Организм сам может восстанавливать поврежденную костную ткань, если для этого созданы надлежащие условия: имеется скэффолд (каркас) соответствующей микроструктуры, на котором происходит наращивание ткани, и необходимые стимулы для остеогенеза. Регенерация любой ткани, в том числе костной, протекает с участием стволовых клеток, в частности, мезенхимальных стволовых клеток костного мозга (МСК), которые дифференцируются в тканеспецифические клетки. Основным объектом исследования в Проекте будут мезенхимальные стволовые клетки костного мозга (МСК), которые являются предшественниками клеток костной ткани, например, остеобластов, и широко используются для тканевой инженерии и регенеративной медицины костной и хрящевой ткани. Важнейшей задачей, решаемой в рамках Проекта, будет направленная контролируемая дифференцировка этих клеток при культивировании их на биополимерных скэффолдах. Важнейшее значение при разработке скэффолдов для роста и дифференцировки МСК приобретает биоматериал, из которого он изготовлен, и микроструктура каркаса. Физико-химические и биологические свойства биоматериала скэффолда имеет ключевое значение для роста и дифференцировки мезенхимальных стволовых клеток, в качестве носителя которых он используется. Особое значение имеет возможность регуляции физико-химических свойств биополимерного материала: гидрофильности, механических и диффузионных свойств. Для этого будет использована оригинальная технология контролируемого биосинтеза полиоксиалканоатов и альгинатов как инструмента для получения полимеров с заданными физико-химическими и биологическими свойствами, что позволяет регулировать свойства композитного биоматериала скэффолда в широких пределах. Полигидроксиалканоаты и альгинаты - одни из наиболее используемых полимеров для биоинженерии твердой соединительной ткани. По своим свойствам эти полимеры сильно различаются. Образование композитов из полимеров этих двух классов позволит также регулировать свойства полученного композитного материала в самых широких пределах. Сочетание заданных характеристик скэффолда (биоматериал, микроструктура) и технологии контролируемой дифференциировки МСК должно способствовать наиболее оптимальному росту и дифференциировки МСК в объеме скэффолда и эффективной регенерации костной ткани при их использовании. Поэтому разработка в ходе Проекта костезамещающего материала, с высокими матриксными свойствами, характерными для костной ткани и содержащего живые МСК позволит оптимизировать регенерацию костной ткани и сделать её более прогнозируемой и менее зависимой от индивидуальных особенностей организма. Таким образом, актуальность этой проблемы состоит в необходимости внедрения новых биомедицинских технологий, таких как тканевая инженерия с использованием МСК, в клиническую практику, а научная значимость заключается в получении новых фундаментальных знаний в области создания и исследования гибридных тканеинженерных конструкций и их взаимодействия с живыми тканями. Научная новизна проекта состоит в исследовании влияния физико-химических и биологических свойств биоматериала скэффолда, изготовленного на основе композита альгинатов и поли-3-гидроксиалканоатов (П3ГА), на процессы роста и дифференцировки мезенхимальных стволовых клеток в модельных условиях in vitro и на модели дефекта кости in vivo. Впервые для экспериментальных исследований дифференцировки МСК, культивируемых на композитных скэффолдах, будет использована оригинальная технология контролируемого биосинтеза поли-3-гидроксиалканоатов и альгинатов как инструмента для получения полимеров с заданными физико-химическими и биологическими свойствами, что позволяет регулировать свойства композитного биоматериала скэффолда в широких пределах. Впервые будет исследовано влияние физико-химических и биологических свойств скэффолдов из П3ГА и/или альгинатов на привлечение, рост и дифференцировку эндогенных МСК in vivo. Впервые будет исследовано изменение биомеханических свойств МСК в процессе их дифференцировки при росте на композитных скэффолдах. С целью внедрения в клиническую практику полученных результатов будет составлен план пилотных клинических исследований и разработана хирургическая методика с использованием коммерческих материалов. С использованием разработанной методики будет проведено лечение пациентов контрольной группы с дефектами альвеолярной кости методом направленной костной регенерации с применением коммерческих, разрешённых к клиническому использованию мембран и костезамещающих материалов. Результаты этого исследования могут быть использованы в дальнейшем для разработки хирургической методики направленной регенерации костной ткани с использованием разработанных в ходе данной работы биополимерных скэффолдов и технологий с использованием МСК. Комплексное исследование влияния физико-химических и биологических свойств биоматериала скэффолда, а также его микроструктуры на процесс дифференцировки МСК позволит создать такое сочетание этих характеристик, которое обеспечит наиболее оптимальный рост и дифференцировку МСК на биокомпозитных скэффолдах как в модельных условиях in vitro, так и при имплантации полученной гибридной структуры для замещения тканевого дефекта in vivo. Это позволит в перспективе создавать медицинские изделия принципиально нового уровня для регенеративной терапии в челюстно-лицевой хирургии.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---