Биоинженерия тканей и органов является привлекательным дополнением к области регенеративной медицины. Создание «выращенных в лаборатории» органов, пригодных для трансплантации пациентам с целью замены функциональности больных органов, крайне желательно для удовлетворения текущего и будущего спроса на потребности в трансплантации. Принципы тканевой инженерии сосредоточены на посеве желаемых типов клеток или их предшественников в каркас, который поддерживает форму сконструированной ткани, обеспечивая при этом соответствующие факторы роста и условия культивирования, необходимые для имитации процессов развития или регенерации. В то время как синтетические каркасы использовались для тканевой инженерии, естественный внеклеточный матрикс (ВКМ) может быть лучшим источником органоспецифических скаффолдов для этой цели. Цельноорганная децеллюляризация – это процесс, который позволяет удалять клетки, оставляя при этом химические и структурные аспекты нативной ВКМ. Полученный каркас бесклеточного матрикса может быть использован в качестве платформы, на которую могут быть засеяны регенеративные клетки и культивированы in vitro1,2.
Для изучения целесообразности этой технологии было разработано несколько моделей децеллюляризации легких и последующей рецеллюляризации у грызунов3-6. Несмотря на то, что модели грызунов являются необходимым доказательством концепции, они не могут быть напрямую переведены в клинические потребности человека. Недавнее исследование показало, что геномные реакции на травматическое повреждение (и связанное с ним воспаление) плохо коррелируют между мышами и людьми; Эти результаты поднимают вопросы о правомерности использования мышей в качестве моделей для таких сложных биохимических процессов у человека7. Модели нечеловекообразных приматов (NHP) имеют преимущество, заключающееся в том, что они очень похожи на биологию человека на геномном, анатомическом и физиологическом уровнях и позволяют более гибко манипулировать для большей экстраполяции на использование человеком. Макака-резус использовалась в различных доклинических приложениях и является отличной моделью для изучения тканевой инженерии8-11. Недавно мы описали успешную децеллюляризацию легких макак-резуса (Macacca mulatta) с использованием процедуры, которая оказывает минимальное воздействие на ВКМ легких12. Децеллюляризация легких осуществляется путем последовательной обработки ткани четырьмя растворами децеллюляризации, состоящими из детергентов, солей и ферментов, с прерывистым промыванием деионизированной водой (dH2O) и PBS. Мы оптимизировали эту процедуру, изменив протокол, первоначально описанный Прайсом и др.4 Различные гистологические и белковые аналитические методы были использованы для характеристики компонентов полученных бесклеточных матриц относительно местных легких макак.
В этом отчете мы демонстрируем подробный протокол децеллюляризации легких нечеловеческих приматов и рецеллюляризации полученных бесклеточных скаффолдов легких в биореакторе с большим органом, первоначально продемонстрированный Calle et al. 13 в JoVE. Модифицировав свой первоначальный протокол для учета требований к размеру, вентиляции и перфузии для легких крупных животных, технология была успешно перенесена с модели грызуна на модель макак-резуса. Все исследования, представленные в этом отчете, были проведены в соответствии с политикой Институционального комитета по биобезопасности (IBC), действующей в Национальном исследовательском центре приматов Тулейна. Демонстрация этой техники имеет важное значение, потому что идентификация анатомических структур и физические манипуляции с более крупными органами иногда затруднительны без визуализации этапов протокола. Исследования, ставшие возможными благодаря этим методам, обеспечивают основу для важных доклинических исследований в децеллюляризованных легких макак-резуса, в которых можно оценить рецеллюляризацию стволовыми клетками мезенхимальной линии резуса и микрососудистыми эндотелиальными клетками резуса. Наша версия этого биореактора имитирует среду развития и применяет силы механического растяжения и деформации в легких крупных животных, что позволяет исследовать рецеллюляризацию легких в условиях, которые, как известно, способствуют развитию легких и эндотелия13-15.