Порівняння впливу кріоекстракту пуповини та його ліофілізованої форми на адгезивні, проліферативні та метаболічні властивості різних типів клітин

  • А. Каверінська Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України https://orcid.org/0000-0003-3414-1656
  • В.Ю. Прокопюк Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України https://orcid.org/0000-0003-4379-4130
Ключові слова: первинна клітинна культура, пуповина, кріоекстракт, ліофілізація

Анотація

У дослідженні проведено порівняльний аналіз впливу кріоекстракту пуповини та його ліофілізованої форми на функціональні характеристики різних типів клітин, зокрема фібробластів, нервових клітин, спленоцитів і клітин фетальної печінки. Метою було визначити можливість використання кріоекстракту пуповини як альтернативи фетальній бичачій сироватці (fetal bovine serum, FBS), що традиційно застосовується для стимуляції клітинного росту, але використання якої супроводжується етичними та безпековими обмеженнями. Кріоекстракт пуповини є багатим на біоактивні компоненти, здатні підвищувати адгезивну, проліферативну та метаболічну активність клітин, показав свою ефективність як замінник сироватки в культивуванні різних типів клітин, що робить його перспективним для широкого застосування в клітинних технологіях та регенеративній медицині.

Результати експериментів показали, що кріоекстракт пуповини значно покращує адгезивні та проліферативні властивості клітин порівняно з іншими досліджуваними умовами. Фібробласти демонстрували високу адгезію та швидку міграцію за умов додавання кріоекстракту, що надає переваги для потенційного використання у відновленні сполучнотканинної строми різних органів та шкіри. Нервові клітини показали збільшення життєздатності та стабільність, в порівнянні з FBS, що робить екстракт пуповини перспективним для застосування в нейрорегенеративних технологіях. Крім того, кріоекстракт виявив значний позитивний вплив на клітини фетальної печінки, підвищуючи їхню метаболічну активність та адгезію, що відкриває можливості для досліджень у галузі печінкової регенерації. Вплив на спленоцити також був позитивним, що свідчить про можливість його застосування для підтримки імунної функції в умовах, де потрібна регуляція імунної відповіді.

Ліофілізат кріоекстракту, у свою чергу, продемонстрував обмежений позитивний вплив, зокрема на адгезивні та проліферативні властивості, і був менш ефективним у порівнянні з кріоекстрактом. Його додавання до культур нервових клітин та фібробластів, призводило до зниження адгезії та міграційної активності, що свідчить про необхідність оптимізації процесу ліофілізації для збереження біологічної активності екстракту. Тим не менш, стабільність ліофілізованого екстракту та його здатність до тривалого зберігання робить його корисним для ситуацій, де важливі збереження біоактивних компонентів і тривалий термін придатності.

Таким чином кріоекстракт пуповини є перспективною альтернативою FBS, його використання може забезпечувати необхідну підтримку росту, адгезії та проліферації клітин. Однак, технологія отримання ліофілізату кріоекстракту пуповини потребує подальшого вдосконалення для досягнення такої ж ефективності, як у кріоекстракту. Подальші дослідження повинні зосередитися на детальному вивченні механізмів дії кріоекстракту, а також на оптимізації методів ліофілізації, щоб адаптувати цей продукт до потреб клітинних технологій та регенеративної медицини, що дозволить ширше використовувати його для стимуляції регенерації тканин та відновлення функціональної активності різних органів.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Біографії авторів

А. Каверінська, Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України

вул. Переяславська, 23, Харків, Україна, 61016, kaverinskaanna@gmail.com

В.Ю. Прокопюк, Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України

ул. Переяславська, 23, Харків, Україна, 61016, v.yu.prokopiuk@gmail.com

Посилання

Akers M. J. (2015). Basic Principles of Lyophilization, Part 1. International journal of pharmaceutical compounding, 19(6), 471–476.
Al Obaydi, M. F., Hamed, W. M., Al Kury, L. T., Talib, W. H. (2020). Terfezia boudieri: A Desert Truffle With Anticancer and Immunomodulatory Activities. Frontiers in nutrition, 7, 38. https://doi.org/10.3389/fnut.2020.00038
Chen, K. H., Shao, P. L., Li, Y. C., Chiang, J. Y., Sung, P. H., Chien, H. W., Shih, F. Y., Lee, M. S., Chen, W. F., Yip, H. K. (2020). Human Umbilical Cord-Derived Mesenchymal Stem Cell Therapy Effectively Protected the Brain Architecture and Neurological Function in Rat After Acute Traumatic Brain Injury. Cell transplantation, 29, 963689720929313. https://doi.org/10.1177/0963689720929313
Cho, H. R., Ryou, J. H., Lee, J. W., Lee, M. H. (2008). The effects of placental extract on fibroblast proliferation. Journal of cosmetic science, 59(3), 195–202.
Culenova, M., Nicodemou, A., Novakova, Z. V., Debreova, M., Smolinská, V., Bernatova, S., Ivanisova, D., Novotna, O., Vasicek, J., Varga, I., Ziaran, S., Danisovic, L. (2021). Isolation, Culture and Comprehensive Characterization of Biological Properties of Human Urine-Derived Stem Cells. International journal of molecular sciences, 22(22), 12503. https://doi.org/10.3390/ijms222212503
Falko O., Shevchenko N., Volina V., Terekhova O., Prokopyuk O., Kaverinska A., Karpenko V., Prokopyuk V. (2024). Cryopreserved Umbilical Cord Extract Restores the Skin Structure in Ovariectomized Rats. Problems of Cryobiology and Cryomedicine, 34(1), 33-44. https://doi.org/10.15407/cryo34.01.033
Galieva, L. R., Mukhamedshina, Y. O., Arkhipova, S. S., Rizvanov, A. A. (2017). Human Umbilical Cord Blood Cell Transplantation in Neuroregenerative Strategies. Frontiers in pharmacology, 8, 628. https://doi.org/10.3389/fphar.2017.00628
Hulkower, K. I., Herber, R. L. (2011). Cell migration and invasion assays as tools for drug discovery. Pharmaceutics, 3(1), 107–124. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics3010107
Kim, S. M., Moon, S. H., Lee, Y., Kim, G. J., Chung, H. M., Choi, Y. S. (2013). Alternative xeno-free biomaterials derived from human umbilical cord for the self-renewal ex-vivo expansion of mesenchymal stem cells. Stem cells and development, 22(22), 3025–3038. https://doi.org/10.1089/scd.2013.0067
Li, W., Ye, B., Cai, X. Y., Lin, J. H., Gao, W. Q. (2014). Differentiation of human umbilical cord mesenchymal stem cells into prostate-like epithelial cells in vivo. PloS one, 9(7), e102657. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0102657
Matejtschuk P. (2007). Lyophilization of proteins. Methods in molecular biology (Clifton, N.J.), 368, 59–72. https://doi.org/10.1007/978-1-59745-362-2_4
Nayak, S., Mengi, S. (2010). Immunostimulant activity of noni (Morinda citrifolia) on T and B lymphocytes. Pharmaceutical biology, 48(7), 724–731. https://doi.org/10.3109/13880200903264434
Priyadarshini, P., Samuel, S., Kurkalli, B. G., Kumar, C., Kumar, B. M., Shetty, N., Shetty, V., Vishwanath, K. (2021). In vitro Comparison of Adipogenic Differentiation in Human Adipose-Derived Stem Cells Cultured with Collagen Gel and Platelet-Rich Fibrin. Indian journal of plastic surgery : official publication of the Association of Plastic Surgeons of India, 54(3), 278–283. https://doi.org/10.1055/s-0041-1733810
Prokopiuk V. Yu., Falko O. V., Karpenko V. G., Chub O. V., Loginova O. O. (2018). Influence of native and cryopreserved placental derivatives on the splenocyte functional characteristics in vitro. Вісник проблем біології і медицини, Вип. 2 (144), 221–224. Doi:10.29254/2077-4214-2018-2-144-221-224
Prokopyuk V., Onishchenko A., Yefimova S., Chumachenko T., Kavok N., Maksimchuk P., Klochkov V., Tkachenko A. (2021). Cytotoxicity Tests on Cultured Rat Skin Fibroblasts Revealed no Toxicity for Low Concentrations of GdYVO4:Eu3+ Nanoparticles. IEEE 11th International Conference Nanomaterials: Applications Properties (NAP), 1-4. Doi: 10.1109/NAP51885.2021.9568547.
Prokopyuk V.Yu., Chub O.V., Shevchenko M.V., Prokopyuk O.S. (2017). Placental stem cells, organotypic culture and human placenta extract have neuroprotective activity in vitro. Cell and Organ Transplantology, 5(1), 39-42. https://doi.org/10.22494/cot.v5i1.67
Shen, L. H., Fan, L., Zhang, Y., Zhu, Y. K., Zong, X. L., Peng, G. N., Cao, S. Z. (2022). Protective Effect and Mechanism of Placenta Extract on Liver. Nutrients, 14(23), 5071. https://doi.org/10.3390/nu14235071
Shevchenko N., Terekhova O., Kaverinska A., Prokopiuk O., Lazurenko V., Prokopіuk V. (2023). Evaluation of Effectiveness of Umbilical Cord Cryoextract in Aesthetic Medicine (in Vitro Study). Problems of Cryobiology and Cryomedicine, 33(2), 133-8. https://doi.org/10.15407/cryo33.02.133

Sukhodub L., Kumeda M., Sukhodub L., Tsyndrenko O., Petrenko O., Prokopiuk V., Tkachenko A. (2024). The effect of carbon and magnetic nanoparticles on the properties of chitosan-based neural tubes: Cytotoxicity, drug release, In Vivo nerve regeneration. Carbohydrate Polymer Technologies and Applications, 8:100528. https://doi.org/10.1016/j.carpta.2024.100528
Ward, K. R., Matejtschuk, P. (2021). The Principles of Freeze-Drying and Application of Analytical Technologies. Methods in molecular biology (Clifton, N.J.), 2180, 99–127. https://doi.org/10.1007/978-1-0716-0783-1_3
Wei, X., Cheng, X., Luo, Y., Li, X. (2023). Umbilical Cord-Derived Mesenchymal Stem Cells Attenuate S100-Induced Autoimmune Hepatitis via Modulating Th1 and Th17 Cell Responses in Mice. Stem cells international, 2023, 9992207. https://doi.org/10.1155/2023/9992207
Yildiz, H., Sen, E., Dalcik, H., Meseli, S. E. (2023). Evaluation of cell morphology and adhesion capacity of human gingival fibroblasts on titanium discs with different roughened surfaces: an in vitro scanning electron microscope analysis and cell culture study. Folia morphologica, 82(1), 63–71. https://doi.org/10.5603/FM.a2022.0072
Опубліковано
2024-12-23
Цитовано
Як цитувати
Каверінська, А., & Прокопюк, В. (2024). Порівняння впливу кріоекстракту пуповини та його ліофілізованої форми на адгезивні, проліферативні та метаболічні властивості різних типів клітин. Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. Серія «Біологія», 43, 96-104. https://doi.org/10.26565/2075-5457-2024-43-8
Розділ
КЛІТИННА БІОЛОГІЯ