БАЛ представляют собой эффективный подход к лечению терминальной стадии заболевания печени, особенно в тех случаях, когда трансплантация печени затруднена из-за текущей нехватки донорских органов6. Многообещающим вариантом создания БАЛ является использование ДЛМ, который сохраняет естественную ВКМ и сосудистую структуру нативной печени. Однако дефицит ДЛМ у человека и потенциальные риски инфекции и иммуногенности, связанные с ДЛМ у животных, создают значительные ограничения. Для решения этой проблемы мы предлагаем новую стратегию, которая включает в себя использование децеллюляризованной матрицы селезенки (DSM) в качестве альтернативного каркаса для БАЛ 8,9,10,11. Селезенка более доступна в различных клинических сценариях и демонстрирует схожие характеристики с печенью. В данной работе представлены подробные методы забора селезенки крыс и приготовления ДСМ, сохраняющие микроструктуры и компоненты ВКМ.
Идеальный метод децеллюляризации должен был бы удалить клеточные компоненты, сохранив при этом первоначальную структуру, состав и механические свойства ECM 12,13,14. Методы децеллюляризации охватывают физическую, химическую и ферментативную обработку, каждая из которых имеет свои преимущества инедостатки. Хотя эти методы могут частично удалять клеточные компоненты, они также могут поставить под угрозу состав, структуру и функциональность оставшейся ВКМ. На качество децеллюляризации могут влиять вариации плотности клеток, толщины матрикса и морфологии тканей в различных тканевых источниках.
На сегодняшний день не существует золотого стандарта для процесса децеллюляризации. Как правило, простого использования любого из этих методов недостаточно для минимизации неблагоприятного воздействия на ВКМ и максимального удаления клеточного содержимого. Следовательно, наиболее эффективный подход опирается на характеристики ткани, что требует комбинации этих методов. В этом исследовании мы использовали протокол, который сочетал физические методы (циклы замораживания-размораживания и перфузии) с химическими методами (SDS и TritonX-100) для децеллюляризации селезенки крыс.
Циклы замораживания-оттаивания способствуют лизису клеток и быстрому отделению клеток от ECM16. В то же время перфузия через нативную сосудистую сеть значительно повышает эффективность децеллюляризации и сохраняет исходную сосудистую сеть17. Додецилсульфат натрия (SDS), функционирующий как ионное детергентное средство, эффективно растворяет как клеточные, так и ядерные мембраны, что приводит к более полному удалению цитоплазматических и ядерных компонентов. Однако этот процесс также наносит ущерб ультраструктуре ВКМ из-за истощения гликозаминогликанов (ГАГ) и коллагена.
Повышенные концентрации SDS коррелировали с уменьшением остаточного содержания ДНК и снижением механической прочности в каркасе ECM. И наоборот, более низкие концентрации SDS сохраняли большее количество коллагена и индуцировали меньшую денатурацию белков ECM. Напротив, Triton X-100, выступая в качестве неионогенного детергента, эффективно разрушает липид-липидные, липид-белковые и ДНК-белковые взаимодействия, предлагая более мягкий подход к растворению клеточной мембраны. Тем не менее, он оказывается недостаточным для полного удаления клеточных ядер и ДНК. Поэтому его необходимо сочетать с низкими концентрациями SDS и физическими обработками, чтобы обеспечить полное удаление клеточных компонентов при сохранении первоначальной структуры, состава и производительности ECM. Важно отметить, что остаточные моющие средства могут обладать определенной цитотоксичностью, поэтому перед хранением необходимо промыть стерильным PBS или дистиллированной водой.
Одним из ограничений этого протокола является отсутствие количественной оценки остаточного SDS и Triton X-100. Это решение основано как на опыте нашей команды, так и на подтверждающих отчетах, которые свидетельствуют о том, что для эффективного удаления этих веществ достаточно 4-часовой мойки PBS. Кроме того, наши предыдущие эксперименты на клеточных культурах с использованием этого протокола не продемонстрировали каких-либо признаков цитотоксичности. Чтобы свести к минимуму расходы на протокол, был сделан сознательный выбор отказаться от количественного определения остаточных моющих средств.
В заключение, этот протокол представляет собой осуществимый метод подготовки ДСМ, демонстрирующий эффективность, стабильность и минимальную инвазивность. ДСМ, подготовленные с использованием этого протокола, сохраняют присущую селезенке архитектуру, состав и естественную сосудистую сеть. Кроме того, он предлагает каркас для имплантации клеток и трехмерной динамической культуры, тем самым создавая основу для продвижения исследований в тканеинженерной печени.