The characteristics of the umbilical cord extracellular matrix are discussed relatively of their potential use for tissue engineering. The purpose of this review is to assess the current knowledge about using of homologous biomaterials with regenerative properties to create bioengineered structures. One of the most important components of tissue engineering - matrix (scaffold), resident cells can migrate, attach to it and function. Due to their structure, matrices should be easily integrated into the patient’s tissue and provide conditions for cell growth and differentiation. The cells that populate the matrix in the bioreactor before the transplantation of this construction, or resident cells recruited into the transplanted extracellular matrix), and cell- matrix interactions are absolutely necessary components of tissue engineering. Available commercial bioengineering products made from mammalian tissues have certain advantages and significant disadvantages due to the risks of immunological reactions and transmission of infectious agents. The transplantation of products from xenogenic materials is prohibited by law in the Russian Federation. The donor material is limited, receipt of human cadaver material requires a long period of legal registration, which has a detrimental effect on the biomaterial. Therefore, finding a suitable homologous biomaterial is ongoing. Due to the peculiarities of the embryonic phenotype, extraembryonic tissues have special biological properties, one of which is the scarless healing of wounds. Low immunogenicity, optimal mechanical properties of extracellular matrix, presence of cell adhesion molecules and growth factors promoting regeneration provide anti-inflammatory, anti-fibrotic, anti- scarring properties for tissue engineering structures from umbilical cord and amniotic membrane. Umbilical cord and amnion due to the availability and non-invasiveness of obtaining from healthy young donors are an excellent source of homologous biomaterial for extracting matrices, cells and hydrogels for tissue engineering and regenerative medicine.

Despite great progress in the field of biomaterials for tissue engineering and regenerative medicine, the high requirements placed on artificial matrices (matrices, carriers, scaffolds) are the reason for the ongoing search for natural or synthetic extracellular matrix mimetics. Among such materials, decellularized umbilical cord (UC) stroma appears to be very attractive – it has a high content of hyaluronic acid, cytokines, and growth factors, and there are no ethical restrictions for its production. Decellularized UC stroma has been found to promote cartilage, liver tissue and nerve tissue repair, as well as wound healing. The review critically analyzes and summarizes published data on the ability of decellularized UC stroma to maintain the necessary conditions for adhesion, migration, differentiation and functional activity of adherent cells, thus stimulating the internal (physiological) regenerative potential of tissues. Literature was searched for in the following electronic databases: Medline/PubMed (www/ncbi. nlm.nih.gov/pubmed), Cochrane library (https://www.cochrane.org), and eLIBRARY/Russian Science Citation Index (https://www.elibrary.ru). Inclusion criteria were the presence of biomaterials obtained from decellularized human UC stroma. Exclusion criteria for papers included research objects as decellularized umbilical cord vessels (veins and arteries) and umbilical cord cell cultures. Twenty-five original articles in English and Russian were selected for analysis of the products obtained, their applications, decellularization methods and research results. The review also discusses the prospects for decellularized umbilical cord in medicine.

Ключевые слова: биоинженерная трахея, регенерация дыхательных путей, децеллюляризация, рецеллюляризация, матрикс трахеи, хондроциты, мезенхимальные стромальные мультипотентные стволовые клетки костного мозга

Травмы суставного хряща -основной фактор риска развития остеоартрита. Цель исследования -экспериментально показать эффективность внутрисуставного применения гидрогеля из пуповины человека в лечении повреждения гиалинового хряща. Материал и методы. Гидрогель из слизистой соединительной ткани пуповины человека изготовлен с использованием следующих методов: децеллюляризации, гомогенизации, ферментативного расщепления, лиофильной сушки и стерилизации. Количественно содержание ДНК в нативной и децеллюляризованной пуповине оценивали с помощью спектрофотометрии. У животных формировали костно-хрящевой дефект мыщелка бедренной кости диаметром и глубиной 3 мм. Животным 1-й группы (8 кроликов) в полость коленного сустава трижды вводили 0,9% раствор натрия хлорида, 2-й группы (7 кроликов) -гидрогель из пуповины. Через 60 сут проводили магнитно-резонансное томографическое исследование коленных суставов c измерением глубины и диаметра дефекта. Результаты. Эффективность удаления клеток из соединительной ткани пуповины подтверждена низким содержанием ДНК в гидрогеле (29,2 нг/мкл). С помощью магнитно-резонансной томографии выявлено статистически значимое (p=0,018) увеличение диаметра повреждения в 1-й группе через 60 сут. У животных 2-й группы диаметр и глубина повреждения значимо уменьшились (р<0,017 и р<0,028 соответственно). Заключение. Бесклеточный гидрогель из соединительной ткани пуповины, полученный в нашей лаборатории, отвечает существующим стандартам содержания ДНК, способен полимеризоваться и не вызывает воспалительных реакций при внутрисуставном введении. Использование гидрогеля из пуповины для лечения травматических повреждений коленных суставов кроликов приводит к частичному уменьшению глубины и площади дефектов суставного хряща. Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Вклад авторов. Экспериментальная работа с животными, моделирование дефекта суставов -Чеботарев С.В.; изготовление бесклеточного матрикса -Калюжная Л.И., Протасов О.В.; разработка модели травматического повреждения внутрисуставного хряща -Хоминец В.В.; определение концентрации ДНК в продуктах -Чернов В.Е.; сбор пуповин сразу после рождения ребенка -Фрумкина А.С.; статистическая обработка результатов -Земляной Д.А.; написание, стилистическая и орфографическая обработка рукописи, подготовка к печати -Шайтор В.М.; децеллюляризации биоматериала -Товпеко Д.В.; программное определение размеров дефектов на этапах исследования -Малеков Д.А.

Abstract-To create the basis for the wound covering, we have developed a tissue-engineered cell-free structure from a highly regenerative homologous biomaterial of the human umbilical cord. The construct retains dermal-like structural components and therefore can stimulate the repair of skin imperfections. The composition and structure of the tissue-engineered scaffold from the human umbilical cord was evaluated by microscopic analysis; porosity was revealed, which promotes cell recruitment. Collagens and glycosaminoglycans form the basis of the tissue-engineered umbilical cord scaffold, which provides the physiological and adhesive properties of the final product. Thin long collagen fibers constitute a dense network, similar to the dermal extracellular matrix. The retention of type IV collagen and laminin is important for basement membrane formation and cell attachment. Key words: bioscaffold, matrix, scaffold, decellularization, tissue engineering, wound covering