Клеточная терапия в лечении ожогов кожи

В обзоре обобщены результаты современных исследований в области клеточной терапии ожогов кожи. Описана актуальность проведения данных исследований, как в России, так и в мире. Обозначены методики воздействия на регенерацию кожи после ожогов помимо клеточной терапии. Дана историческая справка о развитии методов клеточной терапии ожоговых повреждений кожи. Приведены документы, регламентирующие проведение клеточной терапии в России. Описаны преимущества и недостатки клеточных технологий с использованием кератиноцитов. Проанализированы методы клеточной терапии ожогов кожи с применением фибробластов. Описана роль в регенерации кожи трехмерных тканеинженерных конструкций – скаффолдов. Дана их классификация по продолжительности покрытия раны (постоянные, полупостоянные и временные), по составу (клеточные, бесклеточные), по виду материала (синтетические, биологические, которые в свою очередь делятся на аллогенные и аутологичные). Описаны основные представители каждой группы, используемые в исследованиях в качестве терапии в лечении ожогов кожи: Biobrane, Integra, Dermagraft, TransCyte, Hyalograft 3D, эпидермальный заменитель Laser skin, система аутотрансплантата TissueTech. Приведены данные по экспериментальному тестированию каждого из представителей. Также затронут вопрос улучшения васкуляризации тканеинженерных конструкций с применением биореакторов. По результатам обзора сделан вывод о том, что использование трехмерных конструкций в лечении ожоговых повреждений кожи показывает наибольшую среди проанализированных вариантов клеточной терапии эффективность и безопасность при применении в клинической практике. В то же время существующие недостатки проанализированных образцов требуют дальнейших изучения и анализа.

клеточная терапия, ожоги кожи, скаффолды

1. Евдокимов В.И., Коуров А.С. Генезис научных исследований по ожоговой травме (анализ отечественных журнальных статей в 2005–2017 гг.) // Медико-биологические и социально-психологические проблемы безопасности в чрезвычайных ситуациях. 2018. №4. С.108–120. https://doi.org/10.25016/2541-7487-2018-0-4-108-120

2. Олифирова О.С., Козка А.А. Способ оптимизации лечения ран различного генеза // Тихоокеанский медицинский журнал. 2019. №2. С.80–83. https://doi.org/10.17238/PmJ1609-1175.2019.2.80-83

3. Olifirova O.S., Kozka A.A., Volosenkova E.A. Possibilities of therapy optimization of patients with superficial burning wounds // Амурский медицинский журнал. 2017. №3(19). С.140–141. doi: 10.22448/AMJ.2017.3.140-141

4. Metcalfe AD, Ferguson MWJ. Bioengineering skin using mechanisms of regeneration and repair // Biomaterials. 2007. Vol.28, Iss.34. Р.5100–5113. doi: 10.1016/j.biomaterials.2007.07.031.

5. Groeber F., Holeiter M., Hampel M., Hinderer S., Schenke-Layland K. Skin tissue engineering – in vivo and in vitro applications // Adv. Drug Deliv. Rev. 2011. Vol.63, Iss.4-5. P.352–366. doi: 10.1016/j.addr.2011.01.005

6. Gantwerker E.A., Hom D.B. Skin: histology and physiology of wound healing // Clin. Plast. Surg. 2012. Vol.39. Iss.1. Р.85–97. doi: 10.1016/j.cps.2011.09.005

7. Gallico G.G.3rd, O'Connor N.E, Compton C.C., Kehinde O., Green H. Permanent coverage of large burn wounds with autologous cultured human epithelium // New Engl. J. Med. 1984. Vol.311, Iss.7. P.448–451. doi: 10.1056/NEJM198408163110706

8. Potten C.S., Booth C. Keratinocyte stem cells: a commentary // J. Invest. Dermatol. 2002. Vol.119, №4. Р.888–899. doi: https://doi.org/10.1046/j.1523-1747.2002.00020.x

9. Ronfard V., Rives J.M., Neveux Y., Carsin H., Barrandon Y. Long-term regeneration of human epidermis on third degree burns transplanted with autologous cultured epithelium grown on a fibrin matrix // Transplantation. 2000; Vol.70. №11. Р.1588–1598. doi: 10.1097/00007890-200012150-00009

10. Sood R., Roggy D., Zieger M., Balledux J., Chaudhari S., Koumanis D.J., Mir H.S., Cohen A., Knipe C., Gabehart K., Coleman J.J. Cultured epithelial autografts for coverage of large burn wounds in eighty-eight patients: the Indiana University experience // J. Burn Care Res. 2010; Vol.31. №4. Р.559–568. doi: 10.1097/BCR.0b013e3181e4ca29

11. Billingham R.E., Reynolds J. Transplantation studies on sheets of pure epidermal epithelium and on epidermal cell suspensions // Br. J. Plast. Surg. 1952. Vol.5, №1. Р.25–36. doi: 10.1016/s0007-1226(52)80004-9

12. Schlabe J., Johnen C., Schwartlander R., Moser V., Hartmann B., Gerlach J.C., Küntscher M.V. Isolation and culture of different epidermal and dermal cell types from human scalp suitable for the development of a therapeutical cell spray // Burns. 2008. Vol.34, №3. Р.376–384. doi: 10.1016/j.burns.2007.04.005

13. Svensjö T., Yao F., Pomahac B., Eriksson E. Autologous keratinocyte suspensions accelerate epidermal wound healing in pigs // J. Surg. Res. 2001. Vol.99, №2. Р.211–221. doi: 10.1006/jsre.2001.6197

14. Kopp J., Jeschke M.G., Bach A.D., Kneser U., Horch R.E. Applied tissue engineering in the closure of severe burns and chronic wounds using cultured human autologous keratinocytes in a natural fibrin matrix // Cell Tissue Bank. 2004. Vol.5. №2. Р.89–96. doi: 10.1023/B:CATB.0000034082.29214.3d

15. Eldardiri M., Martin Y., Roxburgh J., Lawrence-Watt D.J., Sharpe J.R. Wound contraction is significantly reduced by the use of microcarriers to deliver keratinocytes and fibroblasts in an in vivo pig model of wound repair and regeneration // Tissue Eng. Part A. 2012. Vol.18, №5-6. Р.587–597. doi: 10.1089/ten.TEA.2011.0258

16. Nolte S.V., Xu W., Rennekampff H.O., Rodemann H.P. Diversity of Fibroblasts – A Review on Implications for Skin Tissue Engineering // Cells Tissues Organs. 2008. Vol.187, №3. Р.165–176. doi: 10.1159/000111805

17. Wong T., McGrath J.A., Navsaria H. The Role of Fibroblasts in Tissue Engineering and Regeneration // Br. J. Dermatol. 2007. Vol.56, №6. Р.1149–1155. doi: 10.1111/j.1365-2133.2007.07914.x

18. Spiekstra S.W., Breetveld M., Rustemeyer T., Scheper R.J., Gibbs S. Wound-healing factors secreted by epidermal keratinocytes and dermal fibroblasts in skin substitutes // Wound Repair Regen. 2007. Vol.15. №5. Р.708–717. doi: 10.1111/j.1524-475X.2007.00280.x

19. Yamakawa S., Hayashida K. Advances in surgical applications of growth factors for wound healing // Burns Trauma. 2019. Vol.7. Р.10. doi: 10.1186/s41038-019-0148-1

20. Федоров В.Д., Саркисов Д.С., Алексеев А.А., Туманов В.П., Серов Г.Г. Применение культивированных фибробластов при ожогах кожи // Врач. 1999. №11. С.26–28.

21. Воздвиженский С.И., Будкевич Л.И., Шурова Л.В. Организация этапной медицинской помощи детям раннего возраста с термической травмой // Материалы VII Всероссийской научно-практической конференции по проблеме термических поражений. Челябинск, 1999. С.20.

22. Horst B., Chouhan G., Moiemen N.S., Grover L.M. Advances in keratinocyte delivery in burn wound care // Adv. Drug Deliv. Rev. 2018. Vol.123. Р.18–32. doi: 10.1016/j.addr.2017.06.012

23. Вагнер Д.О, Зиновьев Е.В. Крылов К.М., Крылов П.К., Солошенко В.В., Костяков Д.В., Юркевич Ю.В., Енукашвили Н.И., Блинова М.И., Александрова О.И., Михайлова Н.А. Опыт клинического применения аллогенных фибробластов у пострадавших с обширными ожогами кожи // Вестник Северо-Западного государственного медицинского университета им. И.И.Мечникова. 2018. Т.10, №3. С.65–72. doi: 10.17816/mechnikov201810365-72

24. Lykov A.P., Poveshchenko O.V., Bondarenko N.A., Surovtseva M.A. Therapeutic potential of fibroblast combined with platelet-rich plasma on burn skin wound healing // J. Biol. Today's World. 2019. Vol.8, №1. Р.1–5. doi: 10.15412/J.JBTW.01070201

25. Shevchenko R.V., James S.L., James S.E. A review of tissue-engineered skin bioconstructs available for skin reconstruction // J. R. Soc. Interface. 2010. Vol.7. P.229–258. doi: 10.1098/rsif.2009.0403

26. Shakespeare P.G. The role of skin substitutes in the treatment of burn injuries // Clin. Dermatol. 2005. Vol.23, №4. Р.413–418. doi: 10.1016/j.clindermatol.2004.07.015

27. Melkun E.T., Few J.W. The use of biosynthetic skin substitute (Biobrane) for axillary reconstruction after surgical excision for hidradenitis suppurative // Plast. Reconstr. Surg. 2005, Vol.115, №5. Р.1385–1388. doi: 10.1097/01.prs.0000157013.40191.91

28. Supp D.M., Boyce S.T. Engineered skin substitutes: practices and potentials // Clin. Dermatol. 2005, Vol.23, №4. Р.403–412. doi: 10.1016/j.clindermatol.2004.07.023

29. Bello Y.M., Falabella A.F., Eaglstein W.H. Tissue-engineered skin. Current status in wound healing // Am. J. Clin. Dermatol. 2001. Vol.2, №5 Р.305–313. doi: 10.2174/1381612823666170526094606

30. Dodson B.P., Levine A.D. Challenges in the translation and commercialization of cell therapies // BMC Biotechnol. 2015. Vol.15. Р.70. doi: 10.1186/s12896-015-0190-4

31. Dickinson L.E., Gerecht S. Engineered biopolymeric scaffolds for chronic wound healing // Front. Physiol. 2016. Vol.7. Р.341. doi: 10.3389/fphys.2016.00341

32. Raguse J.D., Gath H.J. The buccal fad pad lined with a metabolic active dermal replacement (dermagraft) for treatment of defects of the buccal plane // Br. J. Plast. Surg. 2004. Vol.57, №8. Р.764–768. doi: 10.1016/j.bjps.2004.05.003

33. Lovett M., Lee K., Edwards A., Kaplan D.L. Vascularization strategies for tissue engineering // Tissue Eng. Part B, Rev. 2009. Vol.15, №3. Р.353–370. doi: 10.1089/ten.TEB.2009.0085

34. Limova M. Active wound coverings: bioengineered skin and dermal substitutes // Surg. Clin. North Am. 2010. Vol.90, №6. Р.1237–1255. doi: 10.1016/j.suc.2010.08.004

35. Uccioli L. A clinical investigation on the characteristics and outcomes of treating chronic lower extremity wounds using the tissuetech autograft system // Int. J. Low. Extrem. Wounds. 2003. Vol.2, №3. Р.140–151. doi: 10.1177/1534734603258480

36. MacNeil S. Progress and opportunities for tissue-engineered skin // Nature. 2007. Vol.445, №7130. Р.874–880.doi: 10.1038/nature05664