Влияние матрикса высокой плотности на поведение клеток дермы кожи человека в трехмерных конструкциях

Аннотация

Полный текст

В последнее время биомеханическим характеристикам тканеинженерных конструкций уделяется все больше внимания при изучении механизмов клеточной дифференцировки, патогенеза различных заболеваний или стимуляции регенерации тканей. Механическое воздействие биополимерного матрикса, из которого в конечном счете создается тканеинженерная конструкция и, в котором находятся клетки, может оказывать существенное влияние на их поведение. Клетки воспринимают и преобразовывают механические сигналы в биохимические и могут придавать матриксу новые свойства. Значительный прогресс достигнут в исследовании поведения клеток в коллагеновом матриксе низкой плотности, однако поведение клеток внутри плотного коллаге-нового матрикса остается мало изученным. Между тем, применение биополимерных матриксов высокой плотности, изготовленных из коллагена, в тканеинженерных конструкциях представляет большой интерес, поскольку из них можно создавать стабильные и масштабируемые объемные структуры, в том числе методом 3D биопечати, для дальнейшего клинического применения. Целью работы является установить, как различия в механике матрикса влияют на поведение клеток дермы человека при in vitro культивировании в трехмерном коллагеновом матриксе. Для изготовления био-полимерного матрикса использовали коллаген I типа (Viscoll®, ООО фирмы «Имтек», Россия). Клетки дермы кожи культивировали в коллагеновых гелях, жесткость которых варьировали путем изменения концентрации коллагена I типа. Исследовали различия по выживаемости и пролиферативной активности клеток в зависимости от жесткости матрикса. Также изучили зависимость морфологии и динамики дермальных клеток от жесткости матрикса с помощью цейтраферной съемки. Прервичные результаты свидетельствуют о том, что клетки дермы человека сохраняют высокую жизнеспособность и пролиферативную активность в коллагено-вом геле высокой плотности. Скорость передвижения клеток в коллагеновом гидрогеле и проходимая дистанция снижается при повышении концентрации коллагена с 5 до 10 мг/мл, однако при дальнейшем увеличении концентрации коллагена до 40 мг/мл - не изменяется. Скорость распластывания клеток снижается по мере повышения плотности матрикса. Совместное применение биофизических подходов и методов клеточной биологии позволит определить ме-ханопрочностные характеристики получаемых конструкций и их влияние на клеточную активность в составе тканеинженерных конструкций.