Офтальмохирургия. 2014; : 65-71
ЛОКАЛЬНОЕ СУБРЕТИНАЛЬНОЕ ВВЕДЕНИЕ КСЕНОГЕННЫХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК, МЕЧЕННЫХ МАГНИТНЫМИ ЧАСТИЦАМИ, В ЭКСПЕРИМЕНТЕ
https://doi.org/undefinedАннотация
Цель. Разработать методику локального субретинального введения ксеногенных стволовых клеток, меченных магнитными частицами, и экспериментально обосновать ее эффективность.
Материал и методы. В работе использовалась линия стволовых клеток НЕК-293 GFP, меченная магнитными частицами. Исследование проведено на 84 глазах 42 кроликов породы шиншилла в возрасте 6 мес. весом от 2,5 до3,5 кг. Все правые глаза были опытными (42 глаза), левые (42 глаза) – контрольными. В опытной группе к склере подшивали комплекс полимерного эластичного магнитного имплантата (ПЭМИ) с лазерным зондом, производили срединную витрэктомию и с помощью специально разработанного дозатора вводили HEK-293 GFP под сетчатку. В группе контроля ПЭМИ с лазерным зондом не фиксировали. В сроки 1, 3, 5, 7, 14 суток и 1 мес. производили биомикроскопию, офтальмоскопию глазного дна с фотографированием, ультразвуковое офтальмосканирование, оптическую когерентную томографию (ОКТ), компьютерную томографию (КТ), морфологическое исследование (криогистологические срезы).
Результаты. По данным биомикроскопии в сроки наблюдения до 3 суток наблюдалась инъекция сосудов в зоне операции. По данным офтальмоскопии и ультразвукового исследования в 1-е сутки визуализировалась локальная отслойка сетчатки в зоне введения клеток, которая не наблюдалась в дальнейшие сроки наблюдения. По данным КТ подтверждено место расположения ПЭМИ. По данным морфологического исследования доказано, что в опытной группе клетки располагаются в субретинальном пространстве в сроки до 14 суток, а в группе контроля – только до 3 суток.
Выводы. Разработанный хирургический способ дает возможность контролировать введение клеток в субретинальное пространство, снижает риск повреждения тканей и выхода клеток в полость стекловидного тела. Предложенная методика позволяет осуществить фиксацию клеточного материала в месте их локального введения и дает возможность прогнозирования их движения.
Список литературы
1. Белый Ю.А., Темнов А.А., Миргородская С.А. Разработка технологии культивирования мезенхимальных стволовых клеток с магнитными частицами для субретинального введения // Вестник ОГУ. – 2013. – Т. 4, № 153. – С. 40-43.
2. Белый Ю.А., Темнов А.А., Терещенко А.В., Миргородская С.А. Мезенхимальные стволовые клетки с магнитными частицами для субретинального введения в офтальмологии // Офтальмология. – 2013. – Т. 10, № 3. – С. 72-74.
3. Беляковский П.В., Позняк Н.И., Лобанок Е.С. Применение эмбриональных стволовых клеток и факторов роста стволовых клеток (stem cell factor, lif) при токсическом поражении зрительного нерва у кроликов // Рецепт. – 2009. – № 12. – С. 156-161.
4. Онищенко Н.А., Крашенинников М.Е. Клеточная трансплантация – перспективное направление регенерационной медицины // Биологические резервы клеток костного мозга и коррекция органных дисфункций / Под ред. В.И. Шумакова, Н.А. Онищенко. – М., 2009. – С. 49-76.
5. Ромащенко А. Д., Ковалев А.В. Способ лечения атрофии зрительного нерва посредством трансплантации аутологичных стволовых клеток // Официальный бюллетень Российского агентства по патентам и товарным знакам. – 2009. – № 26. – С. 8.
6. Тахчиди Х.П., Гаврилова Н.А., Комова О.Ю. и др. Влияние стволовых/ прогениторных клеток на функциональное состояние и степень выраженности дегенеративных изменений сетчатки у крыс линии Campbell // Офтальмохирургия. – 2010. – № 3. – С. 33-38.
7. Arbab A.S., Jordan E.K., Wilson L.B. et al. In vivo trafficking and targeted delivery of magnetically labeled stem cells // Hum. Gene Ther. – 2004. – Vol. 15, № 4. – P. 351-360.
8. Chacko D.M., Das A.V., Zhao X. et al. Transplantation of ocular stem cells: the role of injury in incorporation and differentiation of grafted cells in the retina // Vision Res. – 2003. – Vol. 43, № 8. – P. 937-946.
9. Ehnert S., Glanemann M., Schmitt A. et al. The possible use of stem cells in regenerative medicine: dream or reality? // Langenbecks Arch. Surg. – 2009. – № 394. – P. 985-997.
10. Hara A., Niwa M., Kunisada T. et al. Embryonic stem cells are capable of generating a neuronal network in the adult mouse retina // Brain Res. – 2004. – Vol. 999, № 2. – P. 216-221.
11. Hu Y., Tan H.B., Wang X.M. et al. Bone marrow mesenchymal stem cells protect against retinal ganglion cell loss in aged rats with glaucoma // Clin. Interv. Aging. – 2013. – № 8. – P. 1467-1470.
12. Jiang T.S., Cai L., Ji W.Y. et al. Reconstruction of the corneal epithelium with induced marrow mesenchymal stem cells in rats // Mol. Vis. – 2010. – № 16. – P. 1304-1316.
13. Jiang Y., Zhang Y., Zhang L. et al. Therapeutic effect of bone marrow mesenchymal stem cells on laser-induced retinal injury in mice // Int. J. Mol. Sci. – 2014. – Vol. 15, № 6. – P. 9372-9385.
14. Joe A.W., Gregory-Evans K. Mesenchymal stem cells and potential applications in treating ocular disease // Curr. Eye Res. – 2010. – Vol. 35, № 11. – P. 941-952.
15. Kyrtatos P., Lehtolainen P., JunemannRamirez M. et al. Magnetic tagging increases delivery of circulating progenitors in vascular injury // JACC Cardiovasc. Interv. – 2009. – Vol. 2, № 8. – P. 794-802.
16. Liu X.W., Zhao J.L. Transplantation of autologous bone marrow mesenchymal stem cells for the treatment of corneal endothelium damages in rabbits // Zhonghua Yan. Ke. Za. Zhi. – 2007. – Vol. 43, № 6. – P. 540-545.
17. Mears A., Kondo M., Swain P. et al. Nrl is required for rod photoreceptor development // Nature Genet. – 2001. – № 29. – P. 447-452.
18. Silvermann M.S., Hughes S.E. Photoreceptor transplantation in inherited and environmentally induced retinal degeneration: anatomy, immunohistochemistry and function // Prog. Clin. Biol. Res. – 1989. – № 314. – P. 687-704.
19. Song M., Kim Y., Roh J. et al. Using a neodymium magnet to target delivery of ferumoxide-labeled human neural stem cells in a rat model of focal cerebral ischemia // Hum. Gene Ther. – 2010. – Vol. 21, № 5. – P. 603-610.
20. Takahashi M., Palmer T.D., Takahashi J., Gage F.H. Widespread integration and survival of adult-derived neural progenitor cells in the developing optic retina // Mol. Cell Neurosci. – 1998. – Vol. 12, № 6. – P. 340-348.
21. Yanai A., Häfeli U.O., Metcalfe A.L. et al. Focused magnetic stem cell targeting to the retina using superparamagnetic iron oxide nanoparticles // Cell. Transplant. – 2012. – Vol. 21, № 6. – Р. 1137-1148.
Fyodorov Journal of Ophthalmic Surgery. 2014; : 65-71
LOCAL SUBRETINAL INJECTION TECHNIQUE OF XENOGENIC STEM CELLS LABELLED BY MAGNETIC PARTICLES IN EXPERIMENT
https://doi.org/undefinedAbstract
Purpose. To develop a technique for local subretinal injection of xenogeneic stem cells labeled with magnetic particles and to prove experimentally its effectiveness.
Material and methods. We used a line of stem cells HEK-293 GFP, labeled with magnetic particles. The study was made in 84 eyes of 42 chinchilla rabbits aged 6 months, the weight was from 2.5 to 3.5kg. All right eyes were experimental (42 eyes) and all left eyes (42 eyes) were in the control group. In the experimental group we used original complex of polymer elastic magnetic implant (PEMI) with a laser probe and fixed it to the sclera, then we made a median vitrectomy and injected HEK-293 GFP under the retina using a specially designed dispenser. In the control group PEMI was not fixed. We examined animals using biomicroscopy, ophthalmoscopy, ultrasound scanning, optical coherence tomography (OCT), computer tomography (CT), morphological study (cryo-histological sections) 1, 3, 5, 7, 14 days and 1 month after surgery.
Results. According to the results of biomicroscopy in observation periods up to 3 days the vascular injection was visualized in the area operation. According to the results of ophthalmoscopy and ultrasound scanning during the first day the local retinal detachment was visualized in the area of local injection of the stem cells, which was not noted in terms of further observations. CT helped us to confirm the localization of PEMI fixation. The morphological study results showed that cells were located in the subretinal space up to 14 days in the experimental group, and only up 3 days in the control group.
Conclusion. The developed surgical technique enables to control the injection of cells into the subretinal space, reduces the risk of tissue damage and exit cells in the vitreous space. The suggested method allows to fix the cellular material in the local place of the injection and enables to predict cells` movement.
References
1. Belyi Yu.A., Temnov A.A., Mirgorodskaya S.A. Razrabotka tekhnologii kul'tivirovaniya mezenkhimal'nykh stvolovykh kletok s magnitnymi chastitsami dlya subretinal'nogo vvedeniya // Vestnik OGU. – 2013. – T. 4, № 153. – S. 40-43.
2. Belyi Yu.A., Temnov A.A., Tereshchenko A.V., Mirgorodskaya S.A. Mezenkhimal'nye stvolovye kletki s magnitnymi chastitsami dlya subretinal'nogo vvedeniya v oftal'mologii // Oftal'mologiya. – 2013. – T. 10, № 3. – S. 72-74.
3. Belyakovskii P.V., Poznyak N.I., Lobanok E.S. Primenenie embrional'nykh stvolovykh kletok i faktorov rosta stvolovykh kletok (stem cell factor, lif) pri toksicheskom porazhenii zritel'nogo nerva u krolikov // Retsept. – 2009. – № 12. – S. 156-161.
4. Onishchenko N.A., Krasheninnikov M.E. Kletochnaya transplantatsiya – perspektivnoe napravlenie regeneratsionnoi meditsiny // Biologicheskie rezervy kletok kostnogo mozga i korrektsiya organnykh disfunktsii / Pod red. V.I. Shumakova, N.A. Onishchenko. – M., 2009. – S. 49-76.
5. Romashchenko A. D., Kovalev A.V. Sposob lecheniya atrofii zritel'nogo nerva posredstvom transplantatsii autologichnykh stvolovykh kletok // Ofitsial'nyi byulleten' Rossiiskogo agentstva po patentam i tovarnym znakam. – 2009. – № 26. – S. 8.
6. Takhchidi Kh.P., Gavrilova N.A., Komova O.Yu. i dr. Vliyanie stvolovykh/ progenitornykh kletok na funktsional'noe sostoyanie i stepen' vyrazhennosti degenerativnykh izmenenii setchatki u krys linii Campbell // Oftal'mokhirurgiya. – 2010. – № 3. – S. 33-38.
7. Arbab A.S., Jordan E.K., Wilson L.B. et al. In vivo trafficking and targeted delivery of magnetically labeled stem cells // Hum. Gene Ther. – 2004. – Vol. 15, № 4. – P. 351-360.
8. Chacko D.M., Das A.V., Zhao X. et al. Transplantation of ocular stem cells: the role of injury in incorporation and differentiation of grafted cells in the retina // Vision Res. – 2003. – Vol. 43, № 8. – P. 937-946.
9. Ehnert S., Glanemann M., Schmitt A. et al. The possible use of stem cells in regenerative medicine: dream or reality? // Langenbecks Arch. Surg. – 2009. – № 394. – P. 985-997.
10. Hara A., Niwa M., Kunisada T. et al. Embryonic stem cells are capable of generating a neuronal network in the adult mouse retina // Brain Res. – 2004. – Vol. 999, № 2. – P. 216-221.
11. Hu Y., Tan H.B., Wang X.M. et al. Bone marrow mesenchymal stem cells protect against retinal ganglion cell loss in aged rats with glaucoma // Clin. Interv. Aging. – 2013. – № 8. – P. 1467-1470.
12. Jiang T.S., Cai L., Ji W.Y. et al. Reconstruction of the corneal epithelium with induced marrow mesenchymal stem cells in rats // Mol. Vis. – 2010. – № 16. – P. 1304-1316.
13. Jiang Y., Zhang Y., Zhang L. et al. Therapeutic effect of bone marrow mesenchymal stem cells on laser-induced retinal injury in mice // Int. J. Mol. Sci. – 2014. – Vol. 15, № 6. – P. 9372-9385.
14. Joe A.W., Gregory-Evans K. Mesenchymal stem cells and potential applications in treating ocular disease // Curr. Eye Res. – 2010. – Vol. 35, № 11. – P. 941-952.
15. Kyrtatos P., Lehtolainen P., JunemannRamirez M. et al. Magnetic tagging increases delivery of circulating progenitors in vascular injury // JACC Cardiovasc. Interv. – 2009. – Vol. 2, № 8. – P. 794-802.
16. Liu X.W., Zhao J.L. Transplantation of autologous bone marrow mesenchymal stem cells for the treatment of corneal endothelium damages in rabbits // Zhonghua Yan. Ke. Za. Zhi. – 2007. – Vol. 43, № 6. – P. 540-545.
17. Mears A., Kondo M., Swain P. et al. Nrl is required for rod photoreceptor development // Nature Genet. – 2001. – № 29. – P. 447-452.
18. Silvermann M.S., Hughes S.E. Photoreceptor transplantation in inherited and environmentally induced retinal degeneration: anatomy, immunohistochemistry and function // Prog. Clin. Biol. Res. – 1989. – № 314. – P. 687-704.
19. Song M., Kim Y., Roh J. et al. Using a neodymium magnet to target delivery of ferumoxide-labeled human neural stem cells in a rat model of focal cerebral ischemia // Hum. Gene Ther. – 2010. – Vol. 21, № 5. – P. 603-610.
20. Takahashi M., Palmer T.D., Takahashi J., Gage F.H. Widespread integration and survival of adult-derived neural progenitor cells in the developing optic retina // Mol. Cell Neurosci. – 1998. – Vol. 12, № 6. – P. 340-348.
21. Yanai A., Häfeli U.O., Metcalfe A.L. et al. Focused magnetic stem cell targeting to the retina using superparamagnetic iron oxide nanoparticles // Cell. Transplant. – 2012. – Vol. 21, № 6. – R. 1137-1148.
