Исследование влияния механической и тепловой стимуляции на направленную дифференцировку мезенхимальных стволовых клеток и разработка клеточно-инженерного конструкта для регенерации протяженных повреждений нервной ткани

В Российской Федерации регистрируется от 150000 до 700000 случаев повреждений периферических нервов в год, что составляет 3-14% всех травм опорно-двигательной системы. При этом на наиболее активную возрастную группу от 21 до 35 лет приходится около 45% повреждений нервов. Такие травмы практически в 65% случаев приводят к длительной потере трудоспособности с высокой частотой инвалидизаций пострадавших. В настоящее время перспективным методом восстановления поврежденных нервов считается клеточная терапия и использование биоматериалов, которые могут обеспечить благоприятные условия для регенерации нервной ткани путем имитации естественного микроокружения с помощью компонентов матрикса, секретируемых факторов, клеточной адгезии, а также жесткости субстрата и топографических сигналов. Восстановление периферических нервов может быть усилено трансплантацией шванновских клеток, но клиническое применение ограничено болезненностью донорского участка и невозможностью быстро генерировать достаточное количество клеток. В связи с этим рассматриваются пути направленной трансдифференцировки из мезенхимальных стволовых клеток (МСК). Стоит отметить, что для рынка нервных имплантатов в настоящее время в Российской федерации производятся только нервные эндопротезы из нерезорбируемого полимера. Таким образом, разработка собственных аналогов зарубежных биорезорбируемых полимерных кондуитов, в особенности как основу для дополнительной клеточной терапии имеет важное социально-экономическое значение. Предлагаемый проект направлен на разработку наноматериалов способствующих механической и термо-индуцированной трансдифференцировке МСК в Шванно-подобные клетки с целью создания клеточно-инженерного конструкта для замещения протяженных дефектов периферических нервов. Полученные с помощью электроспиннинга волокна уже зарекомендовали себя как перспективных материал для тканевой инженерии и регенеративной медицины. Однако, мало работ посвящено анализу взаимодействия клеток с волокнами диаметр которых менее 500 нм. В связи с этим исследование влияния ультратонких волокон, близких по размеру к компонентам внеклеточного матрикса (имеющих диаметр ~100 нм) на дифференцировку МСК в Шванно-подобные клетки представляет научный интерес. Не меньшей научной значимостью обладают исследования фототермической стимуляции, реализованной с помощью локально нагреваемого скаффолда для повышения эффективности направленной трансдифференцировки МСК, поскольку предполагаемое стимулирующее действие локально доставляемого тепла на процессы дифференцировки (именно трансдифференцировки МСК) в настоящее время не изучено. Предлагаемый подход с использованием наноматериалов, способствующих трансдифференцировке МСК в шванноподобные клетки, позволит существенно ускорить и удешевить (за счет снижения применения факторов роста и индукторов глиальной дифференцировки) процедуру получения необходимого клеточного материала и сделать ее более доступной. Кроме того, как было показано авторами ранее, подобный наноструктурированный материал может стимулировать направленный рост поврежденных аксонов, дополнительно способствуя регенерации поврежденного нерва.