Využití kontaktních čoček jako nosiče multipotentních mesenchymálních stromalních buněk pro regenerativní medicínské aplikace

Abstract

Regenerativní medicína je založená na transplantaci kmenových buněk do okolí poškozené tkáně. Tento moderní přístup by mohl nahradit transplantaci rohovky a zabránit tak komplikacím při operaci, nedostatku dárcovských tkání nebo při odmítnutí štěpu. Transplantované multipotentní mezenchymální stromální buňky (MSC) produkují velké množství látek, které mohou podporovat růst epitelu a snižují apoptózu rohovkových buněk. Cílem diplomové práce bylo zjištění postupů a metod pro využití MSC při aplikaci na kontaktní čočku v uzavřeném systému pro regenerativní medicínu. Nejprve bylo zvoleno Whartonovo želé (WJ) jako vhodný zdroj MSC na základě proliferační aktivity, citlivosti na stresové podmínky a sekrece růstového faktoru hepatocytů. Pro kryokonzervaci jsme použili lidský destičkový lyzát a porovnali jsme odlišné koncentrace DMSO. Zvolili jsme 5% koncentraci, protože neměla významné rozdíly s 10% koncentrací podle životaschopnosti a míry přežití buněk. Po provedení několika sériích experimentů jsme vybrali po experimentu Air Optix Aqua a Air Optix Astigmatism. Zjistili jsme, že na povrchu těchto kontaktních čoček dochází k adhezi, proliferaci a zachování metabolické aktivity. Následně jsme navrhli a vytiskly pomocí 3D tisku uzavřenou komoru pro nasazení a kultivaci kryokonzervovaných MSC na kontaktní čočku. Na závěr jsme potvrdili vhodnost navrženého systému. Naše výsledky mají velký potenciál pro další výzkum, pro široké využití MSC aplikovaných na kontaktní čočky Air Optix Aqua nebo Astigmatism jako metodu regenerativní medicíny v oftalmologii.

Cell transplantation to the site of injury is one of the main strategy of regenerative medicine. This modern approach could reduce the need of cornea transplantation and prevent possible adverse effect during surgery, overcome low availability of donor tissue or graft rejection. Transplanted multipotent mesenchymal stromal cells (MSCs) produce the variety of molecules, which support the growth of epithelium and reduce the apoptosis of corneal cells. The aim of the work was to determine the strategies for the wide application of MSCs in ophthalmological regenerative medicine, by using the polymeric contact lenses and closed culture system. First, we have chosen the Wharton's jelly (WJ) as a suitable source of MSC, basing on the proliferation activity, sensitivity to stress factors and secretion of hepatocyte growth factor. For cell cryopreservation we used human platelet lysate and compared different concentrations of DMSO. We choose the 5% of DMSO, since there were no significant differences in cell viability and recovery compared to 10% concentration. We have analysed the ability of a panel of contact lenses to provide the adhesion and growth of WJ-MSCs and choose Air Optix Aqua and Air Optix Astigmatism as a most promising. Cells preserved their metabolic activity and capacity to adhere and proliferate on the surface of the contact lenses. We further designed and printed using 3D printer the closed system for seeding and culturing of cryopreserved MSCs on the contact lenses as well as confirmed the suitability and promise of using the designed system. Overall, the obtained data allows to, provide ready-to-use availability of the cell-seeded contact lenses and opens new strategies for the wide application of multipotent mesenchymal stromal cells in ophthalmological regenerative medicine.