Применение стволовых клеток в направленной регенерации костной ткани

Современный уровень медицины позволяет все больше изучать и разрабатывать материалы и методики восстановительного лечения, которые бы опирались на иммунологические механизмы костной репарации. Одним из перспективных направлений в направленной костной регенерации является применение мезенхимальных стволовых клеток. Интерес в применении МСК связан с их способностью регулировать воспалительный процесс, и участвовать в формировании новых костных структур, тем самым обеспечивая воспроизведение процессов естественной репарации. Эффекторное влияние МСК на воспалительный процесс обусловлен, прежде всего, их способностью формировать специфическое микроокружение. Низкая экспрессия МНС-II и CD80/CD86 определяет их низкую иммуноконфликтность, продукция PGE2 и NO обеспечивает иммуносупрессию в месте заселения МСК, а продукция TGF1, IDO и IL-10 оказывает иммуномоделирующее действие. Более того, особое внимание к себе привлекает способность этих клеток дифференцироваться в остеогенный фенотип. Данный сложный многостадийный процесс сопровождается выделением ряда биологически активных веществ, влияющих на костную репарацию. Синтез ALP, BSP и в последующем Gla-protein и OPN обуславливают синтез внеклеточного матрикса и его последующую минерализацию. Регуляция данного процесса обеспечена действием Runx2, который активирует дифференцировку МСК по остеогенному пути. Данные эффекты МСК были взяты за основу в процессе разработки новой методики лечения атрофий костной ткани. Для выполнения поставленных задач была проведена разработка модели атрофии костной ткани, выполнена разработка препарата, содержащего в своем составе МСК, а также проведено экспериментальное исследование для оценки эффективности разработанной методики. В качестве основных критериев оценки качества проведенного лечения были взяты данные клинического и лабораторного исследований. Учитывались визуальные изменения исследуемого участка, по сравнению с аналогичным участком в разработанной модели атрофии, оценивались параметры ОАК, отражающие интенсивность протекания воспалительной реакции. Выполненное экспериментальное исследование позволяет определить разработанную методику лечения как способную в полной мере воссоздать условия процессов костной репарации, с учетом оптимизации иммунных реакций организма и процессов репарации, без дополнительного влияния извне, получить предсказуемые и контролируемые результаты. Имеющиеся данные исследования позволяют определить эффективность разработанной модели и методики лечения, а также дальнейший вектор проведения исследований.

1. Diniz I.M., Chen C., Ansari S., Zadeh H.H., Moshaverinia M., Chee D., Marques M.M., Shi S., Moshaverinia A. Gingival Mesenchymal Stem Cell (GMSC) delivery system based on RGD-Coupled alginate hydrogel with antimicrobial properties: a novel treatment modality for peri-implantitis. J. Prosthodont., 2016, Vol. 25, no. 2, pp. 105-115.

2. Glasnović A., O’Mara N., Kovačić N., Grčević D., Gajović S. RANK/RANKL/OPG signaling in the brain: a systematic review of the literature. Front. Neurol., 2020, Vol. 11, 590480. doi:10.3389/fneur.2020.590480.

3. Gugliandolo A., Fonticoli L., Trubiani O., Rajan T.S., Marconi G.D., Bramanti P., Mazzon E., Pizzicannella J., Diomede, F. Oral Bone Tissue Regeneration: Mesenchymal Stem Cells, Secretome, and Biomaterials. Int. J. Mol. Sci., 2021, Vol. 22, no. 10, 5236. doi: 10.3390/ijms22105236.

4. Hong C.E., Lee J.Y., Choi J., Joo J.Y. Prediction of the alveolar bone level after the extraction of maxillary anterior teeth with severe periodontitis. J. Periodontal Implant Sci., 2015, Vol. 45, no. 6, pp. 216-222.

5. On S.W., Cho S.W., Byun S.H., Yang B.E. Various therapeutic methods for the treatment of Medication-Related Osteonecrosis of the Jaw (MRONJ) and their limitations: a narrative review on new molecular and cellular therapeutic approaches. Antioxidants (Basel), 2021, Vol. 10, no. 5, 680. doi: 10.3390/antiox10050680.

6. Presen D.M., Traweger A., Gimona M., Redl H. Mesenchymal stromal cell-based bone regeneration therapies: from cell transplantation and tissue engineering to therapeutic secretomes and extracellular vesicles. Front. Bioeng. Biotechnol., 2019, Vol. 7, 352. doi: 10.3389/fbioe.2019.00352.

7. Saadh M.J., Mikhailova M.V., Rasoolzadegan S., Falaki M., Akhavanfar R., Gonzáles J.L.A., Rigi A., Kiasari B.A. Therapeutic potential of mesenchymal stem/stromal cells (MSCs)-based cell therapy for inflammatory bowel diseases (IBD) therapy. Eur. J. Med. Res., 2023, Vol. 28, 47. doi: 10.1186/s40001-023-01008-7.

8. Shang F., Yu Y., Liu S., Ming L., Zhang Y., Zhou Z., Zhao J., Jin Y. Advancing application of mesenchymal stem cell-based bone tissue regeneration. Bioact. Mater., 2020, Vol. 6, no. 3, pp. 666-683.

9. Shoushrah S.H., Transfeld J.L., Tonk C.H., Büchner D., Witzleben S., Sieber M.A., Schulze M., Tobiasch E. Sinking our teeth in getting dental stem cells to clinics for bone regeneration. Int. J. Mol. Sci., 2021, Vol. 22, no. 12, 6387. doi: 10.3390/ijms22126387.

10. Wang B., Feng C., Liu Y., Mi F., Dong J. Recent advances in biofunctional guided bone regeneration materials for repairing defective alveolar and maxillofacial bone: A review. Jpn Dent. Sci. Rev., 2022, Vol. 58, pp. 233-248.