СОВРЕМЕННЫЙ ВЗГЛЯД НА ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСТНЫХ ЗАМЕНИТЕЛЕЙ И ВОЗМОЖНОСТЬ УСИЛЕНИЯИХ ОСТЕОГЕННОСТИ КЛЕТОЧНЫМИ ТЕХНОЛОГИЯМИ

Цель аналитического обзора - рассмотреть основные современные материалы, применяемые для костной пластики и замещения костных дефектов, и на основе анализа литературных источников оценить результаты усиления их остеоиндуктивных свойств инновационными клеточными технологиями и методами тканевой инженерии, а также возможность применения подобных имплантатов в клинике.Материал и методы: поиск литературных источников проводился в открытых электронных базах научной литературы PubMed и КиберЛенинка (Cyberleninka) по ключевым словам и их словосочетаниям: «репаративный остеогенез», «костный имплантат», «остеоиндуктивность», «клеточные технологии», «стволовые клетки» (на русском и английском языках). Глубина поиска - 15 лет.Результаты: в статье приведен литературный обзор основных современных материалов, применяемых для костной пластики и замещения костных дефектов. Проанализированы результаты исследований, направленных на изучение остеоиндуктивных своиств различных костных имплантатов с учетом их материала и дизайна структуры. Рассмотрены возможности усиления остеоиндуктивности путем внедрения в имплантат клеточных технологий. В обзоре представлен обширный спектр исследований, приведены результаты экспериментов, проведенных in vitro и in vivo как на животных, так и для ряда имплантатов на человеке.В то же время сделан вывод о том, что большинство результатов исследований имплантатов, включающих клеточные стратегии, производилось только на животных, что ограничивает рекомендации к их клиническому применению.

костный имплантат, остеоиндуктивность, клеточные технологии, стволовые клетки

1. Ардашев, И.П. Современное состояние вопроса о костнопластических материалах, стимулирующих остеогенез / И.П. Ардашев [и др.] // Вестник новых медицинских технологий. - 2011. - № 4. - С.161-165

2. Вольперт, У.В. Испытание остеостимулирующей активности мезенхимальных стволовых клеток костного мозга, культивированных на имплантате из золота [Электронный ресурс] / У.В. Вольперт // Электронный научно-образовательный вестник «Здоровье и образование в XXI веке». - 2007. - № 4 URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ispytanie-osteostimuliruyuschey-aktivnostimezenhimalnyh-stvolovyh-kletok-kostnogo-mozga-kultivirovannyh-na-implantate-iz-zolota (дата обращения: 13.04.2020)

3. Жерносеченко, А.А. Выбор носителя и условий дифференцировки мезенхимальных стволовых клеток для восстановления костной ткани / А.А. Жерносеченко, Я.И. Исайкина, Т.М. Михалевская // Наука и инновации. - 2019. - №5. - С. 58-61. doi: 10.29235/1818-9857-2019-5-58-61

4. Мальгинов, Н.Н. Остеостимулирующая активность мезенхимальных стволовых клеток костного мозга культивированных на титановом носителе [Электронный ресурс] / Н.Н. Мальгинов, Е.Н. Фролова, В.Н. Матвеева // Электронный научно-образовательный вестник «Здоровье и образование в XXI веке». - 2007. - №12. URL: https://cyberleninka.ru/ article/n/osteostimuliruyuschaya-aktivnost-mezenhimalnyh-stvolovyh-kletok-kostnogo-mozga-kultivirovannyh-na-titanovom-nositele (дата обращения: 13.04.2020)

5. Петренко, Ю. А. Биосовместимость мезенхимных стромальных клеток жировой ткани человека с остеопластическими композиционными материалами / Ю.А. Петренко [и др.] // Биотехнология. - 2012. - (4). - С. 112-117

6. Савинцев, А.М. Трансплантация мононуклеарной фракции клеток аутологичного костного мозга в комплексном хирургическом лечении переломов длинных трубчатых костей / А.М. Савинцев [и др.] // Вестник СПбГУ. Сер. 11. - 2013. - №4. - С. 156-162

7. Шадманов, Т.Т. Репаративный остеогенез при местном применении биостимуляторов // Т.Т. Шадманов, Р.Р. Ходжаев, А.А. Ташпулатов // Вестник экстренной медицины. - 2013. - №1. - С. 82-86

8. Ardeshirylajimi, A. Applied Induced Pluripotent Stem Cells in Combination With Biomaterials in Bone Tissue Engineering / A. Ardeshirylajimi Journal of Cellular Biochemistry. - 2017. - Vol. 118(10). - P. 3034-3042. (In Eng.) doi: 10.1002/jcb.25996

9. Baptista, LS Spheroids of stem cells as endochondral templates for improved bone engineering / LS Baptista, GS Kronemberger, KR Silva, JM Granjeiro // Front Biosci (Landmark Ed). -2018 Jun. - Vol. 1(23). - P. 1969-1986. (In Eng.)

10. Campana, V. Bone substitutes in orthopaedic surgery: from basic science to clinical practice / V. Campana [et al.] // J Mater Sci Mater Med [Internet]. - 2014. - Vol. 25(10). (In Eng.) https://link.springer.com/article/10.1007/s10856-014-5240-2 doi: 10.1007/s10856-014-5240-2

11. Correia, C. Human adipose derived cells can serve as a single cell source for the in vitro cultivation of vascularised bone grafts / C Cor- reia, W Grayson, R Eton // J tissue eng regen med. - 2014 - Vol. 8(8). - P. 629-39. (In Eng.) doi: 10.1002/term.1564

12. Deev, R..V., Ordinary and Activated Bone Grafts: Applied Classification and the Main Features / R.V. Deev [et al.] // Biomed Research International. - 2015. - article ID:365050. (In Eng.) https://www.hindawi.com/journals/bmri/2015/365050/#copyright doi: 10.1155/2015/365050

13. Golab, K.G. Evaluation of the effect of adipose tissue-derived stem cells on the quality of bone healing around implants / K.G. Golab [et al.] // Connective Tissue Research. - 2015. - Vol. 57(1). - P. 10=19. (In Eng.). doi: 10.3109/03008207.2015.1079180

14. Ho-Shui-Ling, A. Bone regeneration strategies: Engineered scaffolds, bioactive molecules and stem cells current stage and future perspectives / A. Ho-Shui-Ling [et al.] // Biomaterials. - 2018. - Vol.180. - P. 143-162. (In Eng.). doi:10.1016/j.biomaterials.2018.07.017

15. Janicki, P. What should be the characteristics of the ideal bone graft substitute? Combining scaffolds with growth factors and/or stem cells / P. Janicki, G. Schmidmaier // Injury. - 2011. - Vol. 42. - S77-S81. (In Eng.). doi:10.1016/j.injury.2011.06.014

16. Khalpey, Z. I. First in man: Sternal reconstruction with autologous stem cells / Z. I. Khalpey [et al.] // ASAIO Journal. - 2015. - Vol. 61(5). - e31-e32. (In Eng.). doi:10.1097/MAT.0000000000000236

17. Kojima, N. High-throughput gene expression analysis in bone healing around titanium implants by DNA microarray / N. Kojima [et al.] // Clinical oral implants research. - 2008. - Vol.19. - P. 173-181. (In Eng.). doi: 10.1111/j.1600-0501.2007.01432.x

18. Malmberg, P. Formation of hydroxyapatite on titanium implants in vivo precedes bone-formation during healing / P. Malmberg [et al.] // Biointerphases. - 2017. -Vol.12(4). Article ID 041002. (In Eng.). https://avs.scitation.org/doi/10.1116/1.4993986. doi:10.1116/1.4993986

19. Maiti, S.K. Mesenchymal stem cells-seeded bio-ceramic construct for bone regeneration in large critical-size bone defect in rabbit/ S.K. Maiti [et al.] // J Stem Cells Regen Med. - 2016. - Nov 29. -Vol. 12(2). - P. 87-99. (In Eng.) PMID: 28096633; PMCID: PMC5227108

20. Marini, F. Osteogenic differentiation of adipose tissue-derived mesenchymal stem cells on nanostructured Ti6Al4V and Ti13Nb13Zr. / F Marini [et al.] // Clinical Cases in Mineral and Bone Metabolism. - 2015. - №12(3). - P. 224-237. (In Eng.).doi: 10.11138/ccmbm/2015.12.3.22

21. Petersen, A.A biomaterial with a channel-like pore architecture induces endochondral healing of bone defects /A. Petersen [et al.] // Nature Communications. - 2018. - Vol.9(1). (In Eng.) https://www.nature.com/articles/s41467-018-06504-7. doi: 10.1038/s41467-018-06504-7

22. Phipps, M. C. Increasing the pore sizes of bone-mimetic electrospun scaffolds comprised of polycaprolactone, collagen I and hydroxy- apatite to enhance cell infiltration / M.C. Phipps [et al.] // Biomaterials. - 2012. - Vol.33(2). - P. 524-534. (In Eng.). doi:10.1016/j.biomaterials.2011.09.080

23. Rocha, DN Mesenchymal Stem Cells Associated with Bioceramics for Bone Tissue Regeneration / DN Rocha [et al.] // Biomaterials and Medical Applications. - 2017. - Vol: 1 Issue: 2. (In Eng.)

24. Rossi, F. Polymeric scaffolds as stem cell carriers in bone repair / F. Rossi, M. Santoro, G. Perale // Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine. - 2013. - Vol. 9(10). - P. 1093-1119. (In Eng.) doi: 10.1002/term.1827

25. Shayesteh, Y.S. Sinus augmentation using human mesenchymal stem cells loaded into a beta-tricalcium phosphate/hydroxyapatite scaf- fold /Y.S. Shayesteh [et al.] // Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod. - 2008. - Aug. - Vol.106(2):203-9. (In Eng.)

26. Wall, I. Modified titanium surfaces promote accelerated osteogenic differentiation of mesenchymal stromal cells in vitro / I. Wall [et al.] // Bone. - 2009. - Vol.45. - P 17-26. (In Eng.).doi: 10.1016/j.bone.2009.03.662

27. Weiduo Hou Bioengineering application using co-cultured mesenchymal stem cells and preosteoclasts may effectively accelerate frac- ture healing / Weiduo Hou et al// Medical Hypotheses. - 2019. - Vol. 123. - P. 24-26. (In Eng.).doi:10.1016/j.mehy.2018.12.008