Роль мезенхимных стромальных/стволовых клеток в регуляции кроветворения в 3D-культуре in vitro

Статья посвящена исследованию роли мезенхимных стромальных/стволовых клеток (МСК) в формировании микроокружения для гемопоэтических стволовых клеток (ГСК) в условиях, имитирующих физиологическое костное ремоделирования в присутствии искусственных трехмерных матриксов (Ra = 2-3 мкм) с кальций-фосфатным покрытием in vitro. Исследование проводилось с использованием экспериментальных образцов искусственных имплантатов, полученных в электролите из наночастиц гидроксиапатита (ГАП), изготовленных в институте физики прочности и материаловедения СО РАН. В работе были использованы культуральные и инструментальные методы исследования. Оценку фенотипического потенциала клеток проводили с помощью проточной цитофлюориметрии. Определение уровней цитокинов/хемокинов с супернатантах клеточных культур оценивали методом проточной флюориметрии. Выявление содержания кроветворных клеток в полях зрения, а также участков минерализации межклеточного матрикса проводили с использованием цитоморфометрии.

В ходе проведенного исследования было выявлено, что трехмерные матриксы с кальций-фосфатным покрытием in vitro инициируют формирование специфического микроокружения МСК, потенцирующего увеличение количества ГСК с фенотипом CD45⁺CD34⁺ (14-е сутки), рост числа клеток с морфологией гемопоэтических и появление очагов минерализации межклеточного матрикса (21е сутки). Изменение числа кроветворных клеток в полях зрения происходило, преимущественно за счет опосредованного влияния гемопоэтинов SCF и G-CSF, на фоне снижения проапоптотического фактора TRAIL. Также было установлено, что МСК снижают уровень провоспалительных цитокинов (IFNγ, TNFα, IP-10, IL-2, IL-6) в среде культивирования в присутствии искусственных 3D-MaTpukcoe с кальцийфатным покрытием. Выявленные особенности функционирования МСК в условиях, имитирующих физиологическое костное ремоделирования, при сокультивировании с трехмерными матриксами (Ra = 2-3 мкм) показывают значимое влияние МСК на регуляцию локального микро-окружения ГСК посредством модулирующего эффекта цитокинов, хемокинов и факторов роста, обеспечивающих межклеточное взаимодействие.

Появление участков минерализации межклеточного матрикса, наблюдаемое при культивировании МСК в присутствии 3D-MaTpukcoe, имитирующих минеральное вещество костной ткани, свидетельствует также о формированию остеобластных ниш в условиях культивирования in vitro.

Полученные результаты имеют важное значение для выявления особенностей функционирования нишевых территорий ГСК и роли МСК в их формировании и поддержании микроокружения.

Полученные результаты могут найти практическое применение при разработке новых классов медицинских изделий, способных обеспечить эффективную остеоинтеграцию.