Сложные структуры из искусственных капилляров
Сосуды на вырост: контроль и наблюдение
Разработана структура, позволяющая выращивать в лаборатории сложные системы человеческих капилляров: ведут они совершенно «как живые».
Разработка, прежде всего, открывает новые возможности для изучения заболеваний кровеносных сосудов и путей борьбы с ними – в частности, для испытаний новых видов лекарств. Вообще же, синтез полностью искусственных сосудов или выращивание новых «натуральных» в последние годы развиваются быстрыми темпами, обещая, в конце концов, метод получения сосудов, годных для трансплантации больным.
Однако даже на фоне предыдущих успехов исследователи из группы профессора Ин Чжэн (Ying Zheng) сумели добиться уникального результата, не только вырастив в лаборатории полноценные «живые» сосуды, но и научившись управлять их ростом и формировать из них сложные структуры – некоторые интересные примеры можно увидеть на иллюстрациях:
Авторы вырастили из сосудов литеры своей альма-матер
Искусственные сосуды могут делать повороты под прямыми углами и образовывать Т-образные соединения.
Окрашивание позволяет увидеть ядра клеток стенки сосуда (синие), соединения между клетками (красные),
а также клетки гладкой мышечной ткани (зеленые)
Авторы уверены, что их методы найдут применение в исследовании самого естественного процесса формирования сосудов – ангиогенеза – а также развития болезней, поражающих сосудистую систему.
Микроскопические капилляры «в пробирке» ведут себя точно как в человеческом теле: формируют ветвления, нормальным образом реагируют на сосудосуживающие вещества, транспортируя кровь даже через острые углы.
Для формирования сосудистой структуры основой выступает сеть нитей коллагена – весьма распространенного белка, входящего в состав связок, сухожилий, костной и хрящевой ткани. В этой коллагеновой подложке формируются крошечные канальцы, которые заполняются клетками эндотелия, ткани, выстилающей сосуды изнутри. В течение двух недели эти клетки растут и объединяются, образуя трубчатые структуры сосудов. Стенки сосудов нашего организма образуют клетки не только эндотелия, но и гладкой мускулатуры, и соединительные стромальные клетки. Эти последние вносились в систему дополнительно.
«В такой системе мы можем изолировать каждый компонент для детального изучения или собрать их воедино, чтобы рассмотреть в целом, – говорит Ин Чжэн, – Мы можем отдельно рассмотреть биофизические, биохимические, клеточные элементы. Как эндотелий реагирует на изменение скорости кровотока и воздействие разных веществ? Как он взаимодействует с другими клетками и как это влияет на проницаемость стенок сосудов? Теперь для выяснения этих деталей у нас есть масса новых возможностей».
Интересно, что такой подход может использоваться и для изучения роста злокачественных опухолей: раковые клетки, в самом деле, секретируют сигнальные вещества, которые стимулируют рост в опухоли развитой сосудистой системы, не только питающей ее, но и разносящей раковые клетки по организму. Этот механизм теперь можно воспроизвести «в пробирке» во всех деталях – возможно, рак удастся победить не штурмом, а осадой, научившись лишать опухоли доступа питательных веществ.
По пресс-релизу University of Washington: Engineered microvessels provide a 3-D test bed for human diseases.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
07.06.2012