Кровеносная система «в пробирке»
Канадским исследователям университета Британской Колумбии, работающим под руководством профессора Джозефа Пеннингера (Josef Penninger), удалось вырастить в чашках Петри органоиды кровеносных сосудов человека из плюрипотентных стволовых клеток. Они являются прекрасной моделью для изучения механизмов развития и разработки методов лечения и профилактики заболеваний сердца, инсульта, атеросклероза, нарушений заживления ран, а также сосудистых нарушений, ассоциированных с сахарным диабетом, болезнью Альцгеймера, раком и другими патологиями.
Органоид представляет собой выращиваемую из стволовых клеток трехмерную структуру, в миниатюре воспроизводящую орган. Выращенные авторами органоиды сосудов состоят из эндотелиальных клеток и перицитов, спонтанно объединяющихся в капиллярные сети, покрытые базальной мембраной. При трансплантации мышам сосудистые органоиды формируют стабильное перфузируемое сосудистое дерево, включающее артерии, артериолы и венулы.
Диабетические изменения кровеносных сосудов у пациентов и в человеческих сосудистых органоидах. Базальная мембрана (зеленого цвета) вокруг кровеносных сосудов (красного цвета) сильно утолщена как у пациентов, так и в органоидах (белые стрелки).
Авторы протестировали пригодность своих органоидов как экспериментальной модели, подвергнув их воздействию «диабетического» окружения (гиперкликемии и провоспалительных цитокинов) в чашке Петри. Результатом этого была массивная экспансия базальной мембраны – процесс, полностью отражающий диабетические повреждения сосудов. При сахарном диабете такое аномальное утолщение базальной мембраны сосудов приводит к сильным нарушениям поступления кислорода и питательных веществ в клетки и ткани. В результате у человека развивается множество проблем со здоровьем, таких как почечная недостаточность, инфаркт миокарда, инсульт, слепота и заболевание периферических артерий, ведущее к ампутациям.
После этого они провели поиск химических соединений, блокирующих утолщение стенок кровеносных сосудов. Они не выявили положительного влияния на этот процесс ни у одного из современных антидиабетических препаратов. Однако оказалось, что желаемый эффект оказывает ингибитор гамма-секретазы – вырабатываемый в организме фермент. Это свидетельствует о том, что блокирование активности гамма-секретазы может применяться в терапии сахарного диабета.
Исследователи надеются, что результаты их работы в будущем помогут разобраться в непонятных на сегодняшний день механизмах развития сосудистых нарушений при сахарном диабете, а также разработать и протестировать новые методы лечения.
Статья Reiner A. Wimmer et al. Human blood vessel organoids as a model of diabetic vasculopathy в журнале Nature.
Евгения Рябцева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам University of British Columbia: Scientists grow perfect human blood vessels in a petri dish.