kpcczКомплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеванийComplex Issues of Cardiovascular Diseases2306-12782587-9537Federal State Budgetary Institution “Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases”10.17802/2306-1278-2021-10-2S-89-93kpccz-932Research ArticleКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ ДОКЛАДЧИКОВ КОНФЕРЕНЦИИСоздание персонифицированного клеточнозаселенного сосудистого протеза in vitroDevelopment of personalized cell-populated vascular graft in vitrohttps://orcid.org/0000-0002-8826-9244ХановаМ. Ю.KhanovaM. Yu.

младший научный сотрудник лаборатории клеточных технологий отдела экспериментальной  медицины,

Сосновый бульвар, 6, Кемерово, 650002

junior research assistant at the Laboratory of Cell Technologies, the Department of Experimental Medicine, 

6, Sosnoviy Blvd., Kemerovo, 650002

khanovam@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-1079-1956ВеликановаЕ. А.VelikanovaE. A.

кандидат биологических наук научный сотрудник лаборатории клеточных технологий отдела экспериментальной медицины,

Сосновый бульвар, 6, Кемерово, 650002

PhD, a research assistant at the Laboratory of Cell Technologies, the Department of Experimental Medicine, 

6, Sosnoviy Blvd., Kemerovo, 650002

https://orcid.org/0000-0003-4890-0393ГлушковаТ. В.GlushkovaT. V.

кандидат биологических наук старший научный сотрудник лаборатории новых биоматериалов отдела  экспериментальной медицины,

Сосновый бульвар, 6, Кемерово, 650002

PhD, a senior research assistant at the Laboratory of New Biomaterials, the Department of Experimental Medicine, 

6, Sosnoviy Blvd., Kemerovo, 650002

https://orcid.org/0000-0002-4146-3373МатвееваВ. Г.MatveevaV. G.

кандидат медицинских наук старший научный сотрудник лаборатории клеточных технологий отдела экспериментальной медицины,

Сосновый бульвар, 6, Кемерово, 650002

PhD, a senior research assistant at the Laboratory of Cell Technologies, the Department of Experimental Medicine, 

6, Sosnoviy Blvd., Kemerovo, 650002

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний»РоссияFederal State Budgetary Institution “Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases”Russian Federation202104092021102приложение8993Copyright © Ханова М.Ю., Великанова Е.А., Глушкова Т.В., Матвеева В.Г., 20212021Ханова М.Ю., Великанова Е.А., Глушкова Т.В., Матвеева В.Г.Khanova M.Y., Velikanova E.A., Glushkova T.V., Matveeva V.G.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nii-kpssz.com/jour/article/view/932Цель

Цель. Создание персонифицированного клеточнозаселенного сосудистого протеза малого диаметра в условиях пульсирующего биореактора.

Материалы и методы

Материалы и методы. Методом электроспиннинга изготовлены трубчатые каркасы из смеси биодеградируемых полимеров поли(3-гидроксибутирата-ко-3-гидроксивалерата) (PHBV) и поли(ε-капролактона) (PCL). Внутренняя поверхность модифицирована фибрином. Трубчатые каркасы заселяли культурой колониеформирующих эндотелиальных клеток и культивировали в статических условиях в течение двух суток. Клеточнозаселенные протезы продолжили культивировать в течение пяти суток в системе пульсирующего биореактора с итоговым напряжением сдвига 2,85 дин/см2 .

Результаты

Результаты. Выявлены преимущества культивирования клеточнозаселенных сосудистых протезов в условиях пульсирующего биореактора. Выбранный режим культивирования клеточнозаселенных сосудистых протезов в условиях пульсирующего потока с напряжением сдвига 2,85 дин/см2 не оказывал повреждающего воздействия на целостность эндотелиальной выстилки. Под влиянием однонаправленных механических стимулов волокна F-актина приобрели преимущественную ориентацию в направлении потока, а также увеличилась экспрессия F-актина, белка фокальной адгезии Talin, специфических эндотелиальных маркеров – CD309, CD31, vWF.

Заключение

Заключение. Создание персонифицированного клеточнозаселенного сосудистого протеза малого диаметра с функциональным эндотелиальным монослоем возможно благодаря использованию аутологичных эндотелиальных клеток, аутологичного фибрина и культивированию в условиях пульсирующего потока. 

Aim

Aim. To create a personalized cell-populated small-diameter vascular prosthesis in a pulsating bioreactor.

Methods

Methods. Tubular grafts were made by electrospinning from mixtures of biodegradable polymers, poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV) and poly(εcaprolactone) (PCL). The inner surface is modified with fibrin. Tubular scaffolds were colonized with cultured colony-forming endothelial cells and grown under static conditions for 2 days. Then, the cell-populated prostheses continued to be cultivated for 5 days in a pulsating bioreactor system with a final shear stress of 2.85 dynes/cm².

Results

Results. The advantages of the cultivation of cell-populated vascular prostheses in a pulsating bioreactor have been revealed. The selected mode of cultivation of cellpopulated vascular prostheses under conditions of a pulsating flow with a shear stress of 2.85 dynes/cm² did not have a damaging effect on the integrity of the endothelial monolayer. Moving unidirectional mechanical stimuli of chaotic orientation fibers of F-actin changed to a predominant orientation in the direction of flow, and also increased the expression of F-actin, Talin focal adhesion protein, and specific endothelial markers CD309, CD31, vWF.

Conclusion

Conclusion. The creation of a personalized cell-populated small-diameter vascular prosthesis with a functional endothelial monolayer is possible due to the use of autologous endothelial cells, autologous fibrin, and cultivation under conditions of a pulsating flow.

тканеинженерный сосудистый протез малого диаметраклеточные технологии тканевая инженерияпульсирующий проточный биореакторнапряжение сдвигамеханотрансдукцияtissue-engineered small-diameter vascular graftcell technologiestissue engineeringpulsatile flow bioreactorshear stressmechanotransductionReferencesYazdani S.K., Tillman B.W., Berry J.L., Soker S., Geary R.L. The fate of an endothelium layer after preconditioning. J Vasc Surg. 2010; 51 (1): 174–83. doi: 10.1016/j.jvs.2009.08.074.Yazdani S.K., Tillman B.W., Berry J.L., Soker S., Geary R.L. The fate of an endothelium layer after preconditioning. J Vasc Surg. 2010; 51 (1): 174–83. doi: 10.1016/j.jvs.2009.08.074.Aper T., Kolster M., Hilfiker A., Teebken O.E., Haverich. A Fibrinogen Preparations for Tissue Engineering Approaches. J Bioengineer & Biomedical Sci. 2012; 2 (3): 115. doi:10.4172/2155-9538.1000115.Aper T., Kolster M., Hilfiker A., Teebken O.E., Haverich. A Fibrinogen Preparations for Tissue Engineering Approaches. J Bioengineer & Biomedical Sci. 2012; 2 (3): 115. doi:10.4172/2155-9538.1000115.Матвеева В.Г., Ханова М.Ю., Великанова Е.А., Антонова Л.В., Сардин Е.С., Крутицкий С.С., Барбараш О.Л. Возможность получения и характеристика колониеформирующих эндотелиальных клеток из периферической крови пациентов с ишемической болезнью сердца. Цитология. 2018; 60 (8): 598–608. doi: 10.31116/tsitol.2018.08.03).Matveeva VG, Khanova MYu, Velikanova EA, Antonova LV, Sardin ES, Krutitsky SS, Barbarash OL. Isolation and characteristics of colony-forming endothelial cells from peripheral blood in patients with ischemic heart disease. Cell and Tissue Biology. 2018; 60 (8): 598–608. (In Russian). doi: 10.31116/tsitol.2018.08.03).Burridge K., Wittchen E.S. The tension mounts: Stress fibers as force-generating mechanotransducers. J Cell Biol. 2013; 200 (1): 9–19. doi: 10.1083/jcb.201210090.Burridge K., Wittchen E.S. The tension mounts: Stress fibers as force-generating mechanotransducers. J Cell Biol. 2013; 200 (1): 9–19. doi: 10.1083/jcb.201210090.Gong X., Liu H., Ding X., Liu M., Li X., Zheng L., Jia X., Zhou G., Zou Y., Li J., Huang X., Fan Y. Physiological pulsatile flow culture conditions to generate functional endothelium on a sulfated silk fibroin nanofibrous scaffold. Biomaterials. 2014; 35 (17): 4782—4791. doi: 10.1016/j.biomaterials.2014.02.050.Gong X., Liu H., Ding X., Liu M., Li X., Zheng L., Jia X., Zhou G., Zou Y., Li J., Huang X., Fan Y. Physiological pulsatile flow culture conditions to generate functional endothelium on a sulfated silk fibroin nanofibrous scaffold. Biomaterials. 2014; 35 (17): 4782—4791. doi: 10.1016 / j.biomaterials.2014.02.050.Shu Chien. Mechanotransduction and endothelial cell homeostasis: the wisdom of the cell. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2007; 292 (3): H1209-24. doi: 10.1152/ajpheart.01047.2006.Shu Chien. Mechanotransduction and endothelial cell homeostasis: the wisdom of the cell. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2007; 292 (3): H1209-24. doi: 10.1152/ajpheart.01047.2006.Ando J., Yamamoto K. Effects of shear stress and stretch on endothelial function. Antioxid Redox Signal. 2011; 15 (5): 1389–403. doi: 10.1089/ars.2010.3361.Ando J., Yamamoto K. Effects of shear stress and stretch on endothelial function. Antioxid Redox Signal. 2011; 15 (5): 1389–403. doi: 10.1089/ars.2010.3361.Leiss M., Beckmann K., Girós A., Costell M., Fässler R. The role of integrin binding sites in fibronectin matrix assembly in vivo. Elsevier. 2008; 20 (5): 502–507. doi: 10.1016/j. ceb.2008.06.001.Leiss M., Beckmann K., Girós A., Costell M., Fässler R. The role of integrin binding sites in fibronectin matrix assembly in vivo. Elsevier. 2008; 20 (5): 502–507. doi: 10.1016/j.ceb.2008.06.001.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.