Journal of Experimental and Clinical SurgeryJournal of Experimental and Clinical SurgeryВестник экспериментальной и клинической хирургии2070-478X2409-143XVoronezh State Medical University named after N.N. Burdenko100710.18499/2070-478X-2017-10-2-96-102Original articlesОригинальные статьиResearch ArticleModern Trends in Transplantation Using High‒Tech MethodsСовременные направления трансплантологии с использованием высокотехнологичных методикChernykhAlexander VasilievichЧерныхАлександр Васильевич
Russian Federation

Dr. med. Sci., Professor, Head. Department of Operative Surgery with topographic anatomy FSFEI HPE "Voronezh State Medical University. N.N. Burdenko "of the Ministry of Health of Russia.

д. м. н., профессор, зав. кафедрой оперативной хирургии с топографической анатомией.

chernyh@vrngmu.ruMaleevYuri ValentinovichМалеевЮрий Валентинович
Russian Federation

Dr. med. Sci., Associate Professor of Surgical Surgery with Topographic Anatomy FSFEI HPE "Voronezh State Medical University. N.N. Burdenko "of the Ministry of Health of Russia.

д‒р мед. наук, доцент кафедры оперативной хирургии с топографической анатомией.

ymaleev10@yandex.ruShevtsovArtem NikolaevichШевцовАртем Николаевич
Russian Federation

assistant of the Department of Operative Surgery with topographic anatomy FSFEI HPE "Voronezh State Medical University. N.N. Burdenko "of the Ministry of Health of Russia.

кандидат мед. наук, ассистент кафедры оперативной хирургии с топографической анатомией.

shan-87@yandex.ruVolkovAlexey VladimirovichВолковАлексей Владимирович
Russian Federation

a student of the Faculty of Medicine, 5th year, 5 groups, studying at the FSFEI HPE "Voronezh State Medical University. N.N. Burdenko "of the Ministry of Health of Russia.

студент лечебного факультета, 5 курса, 5 группы.

wildwolf404@mail.ruSundeyevArtem SergeevichСундеевАртем Сергеевич
Russian Federation

a student of the Faculty of Medicine, 5th year, 5th group, who is studying at the FSFEI HPE "Voronezh State Medical University. N.N. Burdenko "of the Ministry of Health of Russia.

студент лечебного факультета, 5 курса, 5 группы.

artem_sundeev@mail.ruMalyukovNikolai AndreevichМалюковНиколай Андреевич
Russian Federation

student of the pediatric faculty, 3 courses, 4 groups, studying at the Voronezh State Medical University named after. N.N. Burdenko "of the Ministry of Health of Russia.

студент педиатрического факультета, 3 курса, 4 группы.

kokakola484@mail.ruVoronezh State Medical University. N.N. Burdenko "of the Ministry of Health of Russia.Федеральное бюджетное образовтельное учреждение высшего образования.Воронежский государственный университет им. Н.Н. БурденкоVoronezh State Medical University. N.N. Burdenko "of the Ministry of Health of Russia.Федеральное бюджетное образовтельное учреждение высшего образования.Воронежский государственный университет им. Н.Н. Бурденко. Воронеж, Россия , ул. студенческая 10.23092017102961023004201714052017Copyright ©; 2017, Voronezh N.N. Burdenko State Medical UniversityCopyright ©; 2017, ФГБОУ ВО ВГМУ им. Н.Н. Бурденко Минздрава России2017Voronezh N.N. Burdenko State Medical UniversityФГБОУ ВО ВГМУ им. Н.Н. Бурденко Минздрава Россииhttps://vestnik-surgery.com/journal/about/editorialPolicieshttps://vestnik-surgery.com/journal/article/view/1007

Provides an overview of modern domestic and foreign literature, discuss the main and most relevant approaches to the solution of the accumulated problems of transplantation in the 21st century, when, as never before, the acute problem of shortage of donor organs and rejection during transplantation. One of the variants of their solution is the decellularization of the donor organ with subsequent decellularization acellular matrix (ECM) stem cells (SC) of the recipient. Another area, which in recent years very actively developing is bioprinting (3D the same results for bioprinting). For the first time encountered with this innovation, the very essence of creation on the computer using 3D modeling seems to be a history of science fiction, but this is a real example of how well-developed modern medical science. The above options give you the opportunity to solve the main question of transplantation – rejection of the transplanted organ, for patients undergoing surgery, transplantation, forced life to take immunosuppressive drugs that make a person defenseless against infectious agents and opportunistic viral infection. The article presents the main stages already achieved; the philosophy and development prospects of regenerative medicine; the difficulty faced by scientists in the search for suitable options to prevent the development of immune responses, as well as the use of different materials. The decellularization and bioprinting allow you to create the autograft that solves the problem of immune rejection of the transplanted organ. Defined a detailed description of each of the presented directions of development and provides an objective assessment of their effectiveness and possibility of application at this point in time. Examples of the use of the considered techniques, the advantages and disadvantages of each method.

Предоставлен обзор современной отечественной и зарубежной литературы, обсуждаются основные и наиболее актуальные подходы к решению ряда накопившихся проблем трансплантологии в 21 веке, когда как никогда остро стоит проблема нехватки донорских органов и их отторжения при трансплантации. Одним из вариантов их решения является децеллюляризация донорского органа с последующей рецеллюляризацией бесклеточного матрикса (ВКМ) стволовыми клетками (СК) рецепиента. Другое направление, которое в последнее время весьма активно развивается ‒ это биопринтинг (3D биопечать). Для впервые встречающихся с данной инновацией сама суть создания органа на компьютере с помощью 3D моделирования кажется историей из научной фантастики, а ведь это ‒ реальный пример того, насколько развита современная медицинская наука. Рассмотренные выше варианты дают возможность решить главный вопрос трансплантологии – отторжение пересаженного органа, ибо пациенты, перенесшие операцию трансплантации, вынуждены пожизненно принимать иммуносупрессивные препараты, которые делают человека беззащитным перед инфекционными агентами и оппортунистической вирусной инфекцией. В статье представлены основные этапы уже достигнутого; философия и перспективы развития регенеративной медицины; сложности, с которыми приходится сталкиваться учёным в процессе поиска подходящих вариантов предупреждения развития иммунных реакций, а так же использования различных материалов. Децеллюляризация и биопринтинг позволяют создавать аутотрансплантат, решающий проблему иммунного отторжения пересаженного органа. Определена подробная характеристика каждого из представленных направлений развития, дана объективная оценка их эффективности и возможности применения на данный момент времени. Приведены примеры использования рассматриваемых методик, выделены преимущества и недостатки каждого из способов.

bioprintingextracellular matrixperfusion decellularizationregenerative medicinestem cellsscaffoldspheroid, 3D printers and tissue engineering.биопринтингвнеклеточный матриксперфузионная децеллюляризациярегенеративная медицинастволовые клеткискаффолдсфероид3D‒принтерытканевая инженерия.1. Chernykh A.V., Maleev Yu.V., Shevtsov A.N., Pulver A.Yu., Leibovich B.E. Application of extracellular cryoprotectants for the preparation of organ matrixes. ssues of reconstructive and plastic surgery.2016; 19, 1; (56); 68 ‒ 73.1. Черных А.В., Малеев Ю.В., Шевцов А.Н., Пульвер А.Ю., Лейбович Б.Е. Применение внеклеточных криопротекторов для получения органных матриксов. Вопросы реконструктивной и пластической хирургии. 2016; 19: 1: 56: 68 ‒ 73.2. Chernykh A.V., Maleev Yu.V., Shevtsov A.N., Pulver A.Yu., Leibovich B.E.To the question of obtaining extracellular matrix scaffolds by the method of perfusion decellularization. Bulletin of new medical technologies. Electronic publication.2016; 10; 3; 149 ‒ 156.2. Черных А.В., Малеев Ю.В., Шевцов А.Н., Пульвер А.Ю., Лейбович Б.Е. К вопросу о получении внеклеточных матричных каркасов методом перфузионнойдецеллюляризации. Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание. 2016; 10: 3: 149 ‒ 156.3. Chernykh A.V., Maleev Yu.V., Shevtsov A.N., Pulver A.Yu., Leibovich B.E. On the issue of the prospects for the development of tissue engineering (literature review). Orenburg medical bulletin.2016; 4;. 4; 68 ‒ 77.3. Черных А.В., Малеев Ю.В., Шевцов А.Н., Пульвер А.Ю., Лейбович Б.Е. К вопросу о перспективах развития тканевой инженерии (обзор литературы). Оренбургский медицинский вестник. 2016;4: 4: 68 ‒ 77.4. Chernykh A.V., Maleev, Yu.V., Shevtsov, A.N., Volkov, A.V., Voronin, M.А., Putilin, S.G., Raskina E.A. Comparative analysis of regenerative medicine methods (literature review) Youth Innovative Herald ‒ Proceedings of the 13th All‒Russian Burdenka Student Scientific Conference 2017; VI; 2; 45 – 46.4. Черных А.В., Малеев Ю.В., Шевцов А.Н., Волков А.В., Воронин М., Путилин С.Г., Раскина Е.А. Сравнительный анализ методов регенеративной медицины (обзор литературы). Молодежный инновационный вестник . Материалы XIII Всероссийской Бурденковской студенческой научной конференции. 2017; 6: 2: 45 – 46.5. Chernykh A.V., Maleev, Yu.V., Shevtsov, A.N., Pulver A.Yu., Volkov, A.V., Sundeev, A.S., Putilin, S.G., Raskina E.A. Decellularization of uterine fabrics by ionic detergents as a perspective direction of development of modern textile engineering technologies. Youth Innovative Herald ‒ Proceedings of the 13th All‒Russian Burdenka Student Scientific Conference 2017; VI; 2; 34 ‒ 35.5. Черных А.В., Малеев Ю.В., Шевцов А.Н., Пульвер А.Ю., Волков А.В., Сундеев А.С., Путилин С.Г., Раскина Е.А. Децеллюляризации маточных тканей, ионные тензиды как перспективное направление развития современных текстильных технологий. Молодежный инновационный вестник. Материалы XIII Всероссийской Бурденковской студенческой научной конференции.2017; 6: 2: 34 ‒ 35.6. Chernykh A.V., Maleev, Yu.V., Shevtsov, A.N., Pulver A.Yu., Volkov, A.V., Sundeev, A.S, Putilin, S.G., Raskina E.A., Voronin, M.А On the issue of the prospects for the development of 3D bioprinting technologies (literature review).Youth Innovative Herald ‒ Proceedings of the 13th All‒Russian Burdenka Student Scientific Conference 2017 ;VI; .2; 6 – 8.6. Черных А.В., Малеев Ю.В., Шевцов А.Н., Пульвер А.Ю., Волков А.В., Сундеев А.С., Путилин С.Г., Раскина Е.А., Воронин М.А. К вопросу о перспективах развития технологии 3Dбиопринтинга (обзор литературы). Молодежный инновационный вестник. Материалы XIII Всероссийской Бурденковской студенческой научной конференции. 2017; 6: 2: 6 – 8.7. Chernykh A.V., Maleev Yu.V., Shevtsov A.N., Pulver A.Yu., Volkov A.V, Sundeev, A.S, Putilin, S.G., Raskina E.A., Voronin, On the question of the influence of cryoprotectors on quality of obtained organ matrixes. Youth Innovative Herald ‒ Proceedings of the 13th All‒Russian Burdenka Student Scientific Conference ‒ 2017; VI; 2; 174 – 176.7. Черных А.В., Малеев Ю.В., Шевцов А.Н., Пульвер А.Ю., Волков А.В., Сундеев А.С., Путилин С.Г., Раскина Е.А., Воронин М.А. Вопрос о влиянии криопротекторов на качество получаемых органных матриксов. Молодежный инновационный вестник. Материалы XIII Всероссийской Бурденковской студенческой научной конференции. 2017; 6: 2: 174 – 176.8. Chernykh A.V. Maleev, Yu.V., Shevtsov, A.N, Volkov, A.V, Sundeev, A.S, Shevtsova V.I. Prospects for the development of regenerative medicine. Youth Innovative Herald ‒ Proceedings of the XII All‒Russian Burdenka Student Scientific Conference ‒ 2016; V; 1; 28 ‒ 318. Черных А.В., Малеев Ю.В., Шевцов А.Н., Волков А.В., Сундеев А.С., Шевцова В.И. Перспективы развития регенераторной медицины. Молодежный инновационный вестник. Материалы XII Всероссийской Бурденковской студенческой научной конференции. 2016; 5: 1: 28 ‒ 31.9. Sotnichenko A.S.Gubareva EA, Gilevich IV, Kuvda EV, Krasheninnikov SV, Grigoriev TE, Chvalun SN, McKearini. . The decellularized matrix of rat heart as a basis for creating a tissue‒engineering heart.Cellular transplantology and tissue engineering. ‒ 2013; VIII; 3; 86 ‒ 94.9. Сотниченко А.С., Губарева Е. А., Гилевич И. В., Куевда Е.В., Крашенинников С. В., Григорьев T. E., Хвалин С.Н., Маккиарини П. Децеллюляризированный матрикс сердца крысы как основа для создания тканеинженерного сердца. Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2013; 8: 3: 86 ‒ 94.10. Pulver A. Yu., Shevtsov, A.N., Leibovich B.E. Artyuhov I. Maleev Yu.V., Peregudov A. Production of organ extracellular matrix using a freeze‒thaw cycle employing extracellular cryoprotectants. Cryo‒Letters. 2014; 35; 5; 400 ‒ 406.10. Pulver A. Yu., Shevtsov, A.N., Leibovich B.E. Artyuhov I. Maleev Yu.V., Peregudov A. Production of organ extracellular matrix using a freeze‒thaw cycle employing extracellular cryoprotectants. CryoLetters. 2014; 35: 5: 400 ‒ 406.11. Mehesz N. Nagy A. Mehesz, Brown J. Hajdu Z. Beaver Z., JVL da Silva, R.P. Visconti R.R. Markwald and V. Mironov Scalable robotic biofabrication of tissue spheroids. Biofabrication. 2011; 3; 211. Mehesz N., Nagy A., Mehesz, Brown J., Hajdu Z., Beaver Z., JVL da Silva, R.P. Visconti R.R. Markwald and V. Mironov. Scalable robotic biofabrication of tissue spheroids. Biofabrication. 2011; 3: 2.12. Atala A. Tissue engineering, stem cells and cloning: current concepts and changing trends.Expert opinion on biological therapy. 2005; 5; 879.12. Atala A. Tissue engineering, stem cells and cloning: current concepts and changing trends.Expert opinion on biological therapy. 2005; 5: 879.13. Badylak, S.F. The extracellular matrix as a biologic scaffold material. Biomaterials 2007; 28; 3587 – 3593.13. Badylak S.F. The extracellular matrix as a biologic scaffold material. Biomaterials. 2007; 28: 3587 – 3593.14. Badylak S.F. Taylor D, Uygun K. Whole – organ tissue engineering: decellularization and recellularization of three – dimensional matrix scaffolds Annu. Rev. Biomed 2011; 13; 27 – 53.14. Badylak S.F. Taylor D., Uygun K. Whole – organ tissue engineering: decellularization and recellularization of three – dimensional matrix scaffolds Annu. Rev. Biomed 2011; 13: 27 – 53.15. Daley W.P. Peters S.B. Larsen M. Extracellular matrix dynamics in development and regenerative medicine. J Cell Sci. – 2008; 121; 255 – 264.15. Daley W.P., Peters S.B., Larsen M. Extracellular matrix dynamics in development and regenerative medicine. J Cell Sci. 2008; 121: 255 –264.16. Baiguera S. Gaudio C. D. Kuevda E. Gonfiotti A. Bianco A., Macchiarini P. Dynamic decellularization and cross‒linking of rat tracheal matrix Biomaterials – 2014; 35; 24 ;6344‒635016. Baiguera S., Gaudio C. D., Kuevda E., Gonfiotti A., Bianco A.,17. Baiguera S. Gaudio C. D. Kuevda E. Gonfiotti A. Bianco A., Macchiarini P. Electrospun gelatin scaffolds incorporating rat decellularized brain extracellular matrix for neural tissue. Biomaterials – 2014; 35; 4 ;1205‒1214Macchiarini P. Dynamic decellularization and cross‒linking of rat tracheal matrix Biomaterials. 2014; 35: 24: 6344‒6350.18. Mironov V. Organ printing: tissue spheroids as building blocks.Biomaterials. – 2009; 30;2164 – 2174.17. Baiguera S., Gaudio C. D., Kuevda E., Gonfiotti A., Bianco19. Ko H.F. Sfeir C. Kumta P. Philos T. Novel synthesis strategies for natural polymer and composite biomaterials as potential scaffolds for tissue engineering. A Math Phys Eng Sci. – 2010; 368(1917); 1981–1997A., Macchiarini P. Electrospun gelatin scaffolds incorporating20. Mehrban N. Zhen Teoh G. Birchall M. A. 3D bioprinting for tissue engineering: Stem cells in hydrogels.International journal of bioprinting. ‒ 2016; 2(1); 6 ‒ 19.rat decellularized brain extracellular matrix for neural tissue. Biomaterials. 2014; 35: 4: 1205‒1214.21. Koudan E. Bulanova, E. Pereira F., Parfenov V.A., Kasyanov V.A., Hesuani Y.D., Mironov V.A. Patterning of tissue spheroids biofabricated from human fibroblasts on the surface of electrospun polyurethane matrix using 3D bioprinter.International journal of bioprinting. ‒ 2016; ‒ 2(1); 42 ‒ 5218. Mironov V. Organ printing: tissue spheroids as building blocks. Biomaterials. 2009; 30: 2164 – 2174.22. Rezende R. Selischev S. Kasyanov V. da Silva J.V.L. Mironov V. The bio‒fabrication of organs: the implementation of the technology of organ printing. Part I: from computer‒aided design to formation of spheroids Medical equipment. ‒ 2013;3(1); 6 ‒ 919. Ko H.F., Sfeir C., Kumta P., Philos T. Novel synthesis strategies for natural polymer and composite biomaterials as potential scaffolds for tissue engineering. A Math Phys Eng Sci. 2010; 368: 1917: 1981–1997.23. Atala A., Murphy V. S.3D bioprinting of tissues and organs.Nature biotechnology. ‒ 2014; 8 (32); 773 ‒ 785.20. Mehrban N., Zhen Teoh G., Birchall M. A. 3D bioprinting for tissue engineering: Stem cells in hydrogels.International journal of bioprinting. 2016; 2: 1: 6 ‒ 19.21. Koudan E., Bulanova E., Pereira F., Parfenov V.A., Kasyanov V.A., Hesuani Y.D., Mironov V.A. Patterning of tissue spheroidsbiofabricated from human fibroblasts on the surface of electrospunpolyurethane matrix using 3D bioprinter.International journal of bioprinting. 2016; 2: 1: 42 ‒ 52.22. Rezende R., Selischev S., Kasyanov V., da Silva J.V.L. Mironov V. The bio‒fabrication of organs: the implementation of the technology of organ printing. Part I: from computer‒aided design to formation of spheroids Medical equipment. 2013; 3: 1: 6 ‒ 9.23. Atala A., Murphy V. S. 3D bioprinting of tissues and organs.Nature biotechnology. 2014; 8: 32: 773 ‒ 785.