vestibИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Biological Series1029-89402524-230XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1029-8940-2021-66-4-391-401vestib-769Research ArticleСтатьиТканевой эквивалент кожи – клеточный продукт на основе кератиноцитов и фибробластов: свойства компонентов эквивалента и перспективы использования продукта на практикеTissue dermal equivalent – а cellular product based on human dermal keratinocytes and fibroblasts: the properties of equivalent components and perspectives of practical applicationБутенкоА. В.ButenkaA. V.

Бутенко Анна Викторовна – мл. науч. сотрудник

ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск

Anna V. Butenka – Junior Researcher

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk

annabutenka@tut.byКвачеваЗ. Б.KvachevaZ. B.

Квачева Зинаида Болеславовна – канд. биол. наук, вед. науч. сотрудник

ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск

Zinaida B. Kvacheva – Ph. D. (Biol.), Leading Researcher

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk

kvachzb@tut.byВасилевичИ. Б.VasilevichI. B.

Василевич Ирина Борисовна – н ауч. сотрудник

ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск

Irina B. Vasilevich – Researcher

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk

irina-vasilevich@yandex.byЧаснойтьА. Ч.ChasnoitA. Ch.

Часнойть Алексей Чеславович – канд. мед. наук, доцент

ул. П. Бровки, 3/3, 220013, г. Минск

Alexej Ch. Chasnoit – Ph. D. (Med.), Associate Professor

3/3, P. Browka Str., 220013, Minsk

dr.chasnoits@gmail.comВолотовскийИ. Д.VolotovskiI. D.

Волотовский Игорь Дмитриевич – академик, д-р биол. наук, профессор, гл. науч. сотрудник

ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск

Igor D. Volotovski – Academician, D. S c. ( Biol.), Professor, Chief Researcher

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk

volotovski@yahoo.comИнститут биофизики и клеточной инженерии НАН БеларусиInstitute of Biophysics and Cell Engineering of the National Academy of Sciences of BelarusБелорусская медицинская академия последипломного образованияBelarusian Medical Academy of Postgraduate Education202109112021664391401Copyright © Бутенко А.В., Квачева З.Б., Василевич И.Б., Часнойть А.Ч., Волотовский И.Д., 20212021Бутенко А.В., Квачева З.Б., Василевич И.Б., Часнойть А.Ч., Волотовский И.Д.Butenka A.V., Kvacheva Z.B., Vasilevich I.B., Chasnoit A.C., Volotovski I.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestibio.belnauka.by/jour/article/view/769

В данной статье рассмотрены природа, способы выделения и культивирования in vitro кератиноцитов и фибробластов – основных клеточных компонентов кожи, использованных для изготовления нового биомедицинского клеточного продукта – тканевого эквивалента кожи. Основное внимание уделено оптимизации накопления биомассы клеток кожи. Приведены основные характеристики клеточных культур: их пролиферативная активность, жизнеспособность и фенотип. Изучена генотоксичность фибробластов – ключевого компонента биомедицинского клеточного продукта, а также биосовместимость клеток с органическими матрицами для определения оптимального носителя клеточных элементов в составе тканевого эквивалента кожи. Описаны состав и процесс изготовления тканевого эквивалента кожи, а также перспективы его практического применения.

The nature and ways of isolation and cultivation in vitro of keratinocytes and fibroblasts, the main cellular components of skin to prepare a new biomedical product, tissue dermal equivalent were considered. The main attention was payed to optimization of upbuilding dermal cell biomass including selection of medium compositions and conditions of cultivation. The information was given on main parameters of cell cultures as proliferation activity, viability and phenotype of the cells. Genotoxicity of fibroblasts and biocompatibility of the cells with organic matrixes to find the optimal carrier for cellular elements of tissue dermal equivalent were studied. The composition, the process of preparation of tissue dermal equivalent and perspectives of its practical application were discussed.

кожафибробластыкератиноцитытканевой эквивалент кожибиополимерыфенотипгенотоксичностьskinfibroblastskeratinocytestissue dermal equivalentbiopolymersphenotypegenotoxicityReferencesИспользование клеточных технологий для восстановления клеток кожи при ожоговой травме / Д. А. Алейник [и др.] // Соврем. проблемы науки и образования. – 2015. – № 4. – Ст. 331.Aleinik D. Ya., Zorin V. L., Eremin I. I., Korsakov I. N., Charykova I. N. The use of cellular technologies for the restoration of skin cells in burn injury. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya [Modern problems of science and education], 2015, no. 4, art. 331 (in Russian).Волков, А. В. Краткий обзор коммерчески доступных клеточных продуктов для восстановления кожных покровов / А. В. Волков // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. – 2006. – Т. 1, № 4. – С. 62–65.Volkov А. V. A brief overview of commercially available cellular products for skin restoration. Kletochnaya transplantologiya i tkanevaya inzheneriya [Cell transplantology and tissue engineering], 2006, vol. 1, no. 4, pp. 62–65 (in Russian).Клеточные технологии для регенеративной медицины : сб. / под ред. Г. П. Пинаева, М. С. Богдановой, А. М. Кольцовой. – СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 2011. – 332 с.Pinaev G. P., Bogdanova M. S., Kol’tsova А. М. (eds.). Cellular technologies for regenerative medicine. St. Petersburg, Publishing house of the Polytechnic University, 2011. 332 p. (in Russian).Новые подходы к лечению тяжелых ожогов: трансплантация выращенных в культуре кератиноцитов / С. Ф. Малахов [и др.] // Воен.-мед. журн. – 1997. – Т. 318, № 9. – С. 16–19.Malakhov S., Paramonov B., Emel’yanov A., Vasil’ev A., Terskikh V. New approaches to the treatment of severe burns: transplantation of cultured keratinocytes. Voenno-meditsinskii zhurnal [Military medical journal], 1997, vol. 318, no. 9, pp. 16–19 (in Russian).Туманов, В. П. С. 30-летний опыт разработки и применения клеточных технологий в клинической практике / В. П. Туманов, Д. А. Жакота, Н. С. Корчагина // Пласт. хирургия и косметология. – 2012. – № 3. – C. 433–449.Tumanov V. P., Zhakota D. A., Korchagina N. S. 30 years of experience in the development and application of cell technologies in clinical practice. Plasticheskaya khirurgiya i kosmetologiya [Plastic surgery and cosmetology], 2012, no. 3, pp. 433–449 (in Russian).Терских, В. В. Эпидермальные кератиноциты человека и животных. Проблемы культивирования и трансплантации / В. В. Терских, А. В. Васильев. – М. : Наука, 1995. – 102 с.Terskikh V. V., Vasil’ev А. V. Epidermal keratinocytes of humans and animals. Problems of cultivation and transplantation. Moscow, Nauka Publ., 1995. 102 p. (in Russian).Rheinwatd, J. G. Serial cultivation of stains of human epidermal keratinocytes: the formation of keratinizing colonies from single cells / J. G. Rheinwatd, H. Green // Cells. – 1975. – Vol. 6, N 3. – P. 331–343. https://doi.org/10.1016/s0092-8674(75)80001-8Rheinwatd J. G., Green H. Serial cultivation of stains of human epidermal keratinocytes: the formation of keratinizing colonies from single cells. Cells, 1975, vol. 6, no. 3, pp. 331–343. https://doi.org/10.1016/s0092-8674(75)80001-8Волотовский, И. Д. Морфофункциональные основы создания искусственной кожи (дермальных эквивалентов) / И. Д. Волотовский, З. Б. Квачева // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. біял. навук. – 2017. – № 3. – С. 96–103.Volotovskii I. D., Kvacheva Z. B. Morphofunctional bases for creating artificial skin (dermal equivalents). Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya biyalagichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Biological series, 2017, no. 3, pp. 96–103 (in Russian).Collagen tissue engineering: development of novel biomaterials and applications / L. Cen [et al.] // Pediatr. Res. – 2008. – Vol. 63, N 5. – P. 492–496. https://doi.org/10.1203/pdr.0b013e31816c5bc3Cen L., Liu W., Cui L., Zhang W., Cao Y. Collagen tissue engineering: development of novel biomaterials and applications. Pediatric Research, 2008, vol. 63, no. 5, pp. 492–496. https://doi.org/10.1203/pdr.0b013e31816c5bc3Gallo, R. L. Human skin is the largest epithelial surface for interaction with microbes / R. L. Gallo // J. Invest. Dermatol. – 2017. – Vol. 137, N 6. – P. 1213–1214. https://doi.org/10.1016/j.jid.2016.11.045Gallo R. L. Human skin is the largest epithelial surface for interaction with microbes. Journal of Investigative Dermatology, 2017, vol. 137, no. 6, pp. 1213–1214. https://doi.org/10.1016/j.jid.2016.11.045Chitosan preparations for wounds and burns: antimicrobial and wound-healing effects / T. Dai [et al.] // Expert Rev. Anti-Infect. Ther. – 2011. – Vol. 9, N 7. – P. 857–879. https://doi.org/10.1586/eri.11.59Dai T., Tanaka M., Huang Y. Y., Hamblin M. R. Chitosan preparations for wounds and burns: antimicrobial and wound-healing effects. Expert Review of Anti-infective Therapy, 2011, vol. 9, no. 7, pp. 857–879. https://doi.org/10.1586/eri.11.59Croisier, F. Chitosan-based biomaterials for tissue engineering / F. Croisier, C. Jérôme // Eur. Polym. J. – 2013. – Vol. 49, N 4. – P. 780–792. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2012.12.009Croisier F., Jérôme C. Chitosan-based biomaterials for tissue engineering. European Polymer Journal, 2013, vol. 49, no. 4, pp. 780–792. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2012.12.009Dong, C. Application of collagen scaffold in tissue engineering: recent advances and new perspectives / C. Dong, Y. Lv // Polymers. – 2016. – Vol. 8, N 2. – Art. 42. https://doi.org/10.3390/polym8020042Dong C., Lv Y. Application of collagen scaffold in tissue engineering: recent advances and new perspectives. Polymers, 2016, vol. 8, no. 2, art. 42. https://doi.org/10.3390/polym8020042Alginate dressings for healing diabetic foot ulcers / J. C. Dumville [et al.] // Cochrane Database Syst. Rev. – 2012. https://doi.org/10.1002/14651858.cd009110.pub2Dumville J. C., O’Meara S., Deshpande S., Speak K. Alginate dressings for healing diabetic foot ulcers. Cochrane Database of Systematic Reviews, 2012. https://doi.org/10.1002/14651858.cd009110.pub2New method for coupling collagen on biodegradable polyurethane for biomedical application / X. He [et al.] // J. Appl. Polym. Sci. – 2012. – Vol. 126, N S1. – P. E354–E361. https://doi.org/10.1002/app.36742He X., Zhai Z., Wang Y., Wu G., Zheng Z., Wang Q., Liu Y. New method for coupling collagen on biodegradable polyurethane for biomedical application. Journal of Applied Polymer Science, 2012, vol. 126, no. S1, pp. E354–E361. https://doi.org/10.1002/app.36742Применение дермальных фибробластов в комплексном лечении больных трофическими язвами венозной этиологии / А. Ж. Мельцова [и др.] // Вестн. хирургии им. Грекова. – 2007. – Т. 166, № 1. – С. 72–77.Mel’tsova A. Zh., Gritsenko V. V., Orlovskii P. I., Tomson V. V., Sabel’nikov V. V., Shulepova E. K., Prokopets A. I., Pinaev G. P., Blinova M. I., Yudintseva N. M. The use of dermal fibroblasts in the complex treatment of patients with trophic ulcers of venous etiology. Vestnik khirurgii imeni I. I. Grekova [Bulletin of surgery named after I. I. Grekov], 2007, vol. 166, no. 1, pp. 72–77 (in Russian).Пролиферативный потенциал, морфологические и фенотипические характеристики эпидермальных кератиноцитов, культивируемых в субпассажах / А. В. Бутенко [и др.] // Новости мед.-биол. наук. – 2010. – T. 2, № 3. – С. 91–96.Butenkа A. V., Kvacheva Z. B., Gurmanchuk E. I., Petrakova O. V., Mezen N. I., Goncharov A. E., Kabanova Yu. A., Romanyuk E. N. Proliferative potential, morphological and phenotypic characteristics of epidermal keratinocytes cultured in subpassages. Novosti mediko-biologicheskikh nauk [News of biomedical sciences], 2010, vol. 2, no. 3, pp. 91–96 (in Russian).Бозо, И. Я. «Фибробласт» – специализированная клетка или функциональное состояние клеток мезенхимного происхождения? / И. Я. Бозо, Р. В. Деев, Г. П. Пинаев // Цитология. – 2010. – Т. 2, № 52. – С. 99–109.Bozo I. Ya., Deev R. V., Pinaev G. P. Is “fibroblast” a specialized cell or a functional condition of mesenchymal cells derivatives? Tsitologiya [Cytology], 2010, vol. 2, no. 52, pp. 99–109 (in Russian).Дермальные фибробласты для лечения дефектов кожи / В. Л. Зорин [и др.] // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. – 2009. – Т. 4, № 4. – С. 26–40.Zorin V. L., Zorina A. I., Petrakova O. S., Cherkasov V. R. Dermal fibroblasts for the treatment of skin defects. Kletochnaya transplantologiya i tkanevaya inzheneriya [Cell transplantology and tissue engineering], 2009, vol. 4, no. 4, pp. 26–40 (in Russian).Russo, B. Chizzolini. Interplay between keratinocytes and fibroblasts: a systematic review providing a new angle for understanding skin fibrotic disorders / B. Russo, N. C. Brembilla, C. Chizzolini // Front. Immunol. – 2020. – Vol. 11. – Art. 648. https://doi.org/10.3389/fimmu.2020.00648Russo B., Brembilla N. C., Chizzolini C. Interplay between keratinocytes and fibroblasts: a systematic review providing a new angle for understanding skin fibrotic disorders. Frontiers in Immunology, 2020, vol. 11, art. 648. https://doi.org/10.3389/fimmu.2020.00648Isolation and clonal analysis of epidermal keratinocytes stem cells in long-term culture / S. Papini [et al.] // Stem Cells. – 2003. – Vol. 21, N 4. – Р. 481–494. https://doi.org/10.1634/stemcells.21-4-481Papini S., Cecchetti D., Campani D., Fitzgerald W., Grivel J. Ch., Chen S., Margolis L., Revoltella R. P. Isolation and clonal analysis of epidermal keratinocyte stem cells in long-term culture. Stem Cells, 2003, vol. 21, no. 4, pp. 481–494. https://doi.org/10.1634/stemcells.21-4-481Методические рекомендации МР 4.2.0014–10.4.2. Методы контроля. Биологические факторы. Оценка генотоксических свойств методом ДНК-комет in vitro. – 2010. – 15 с.Methodical recommendations МР 4.2.0014‒10.4.2. Control methods. Biological factors. Evaluation of genotoxic properties by the in vitro DNA comet method. 2010. 15 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.