Ученые выращивают совершенный кровеносный сосуд человека в чашке Петри

Прорывная технология продолжает исследование сосудистых заболеваний таких как диабет.

Ученым удалось вырастить совершенные кровеносные сосуды как органоиды пока только в чашке Петри.

Прорывная инженерная технология, отмечена в новом исследовании, опубликованном сегодня в Nature, значительно развивает исследование таких сосудистых заболеваний, как диабет, определяя ключевой путь к потенциальным изменениям  в кровеносных сосудах – основной причине смерти и заболеваемости среди больных диабетом.

Органоид это трехмерная структура, выращенная из стволовых клеток, который имитирует орган и может использоваться для изучения особенностей этого органа в чашке Петри.

«Способность создать кровеносный сосуд человека как органоид из стволовой клетки это смена игры», сказал главный автор исследования Джозеф Пеннингер, исследовательская кафедра Канады 150 в области функциональной генетики, директор Института наук о жизни при Университете Британской Колумбии и основатель Института Молекулярной Биотехнологии при Австрийской Академии Наук.

«Абсолютно каждый орган в нашем теле связан с системой кровообращения. Этот факт может потенциально позволить исследователям раскрыть причины заболеваний и способы лечения различных сосудистых заболеваний, от болезни Альцгеймера, сердечно-сосудистых заболеваний, проблемы заживления ран, инсульта, рака, и конечно, диабета».

По всему миру предположительно 420 млн человек больны диабетом. Многие симптомы диабета это результат изменений в кровеносных сосудах, которые являются результатом нарушений в кровообращении и снабжении тканей кислородом. Несмотря на распространенность, на сегодняшний день очень мало известно о сосудистых изменениях, возникающих на фоне диабета. Это ограничение замедлило развитие столь необходимого лечения.

Ученые выращивают совершенный кровеносный сосуд человека в чашке Петри

Источник фото — holesterin.guru

Кровеносный сосуд при диабете изменяется и у пациента, и в выращенном сосудистом органоиде. Базальная мембрана (зеленый) вокруг кровяного сосуда (красный) сильно расширилась у больного диабетом (белые стрелочки). Сосудистые органоиды, которые были сделаны «диабетическими» в лабораторных условиях могут теперь использоваться как модель для применения новых видов лечения.

Чтобы решить эту проблему, Пеннингер и его коллеги создали прорывную модель: трехмерные органоиды кровяного сосуда человека, выращенные в чашке Петри. Эти так называемые «сосудистые органоиды» могут быть выращены с использованием стволовых клеток в лаборатории, наглядно повторяющих структуру и функцию настоящих кровеносных сосудов человека.

Когда исследователи трансплантировали органоиды кровеносного сосуда мышам, они обнаружили, что органоиды развились в прекрасно функционирующие сосуды, включая артерии и капилляры. Это открытие иллюстрирует, что возможно не только спроектировать органоид сосуда из человеческой стволовой клетки в чашке Петри, но также вырастить функционирующую сосудистую систему человека в другом существе.

«Что самое интересное в нашей работе, это то, что нам успешно удалось создать настоящий кровеносный сосуд человека из стволовой клетки,» сказал Рейнер Виммер, автор исследования и научный сотрудник в Институте Молекулярной Биотехнологии при Австрийской Академии Наук. «Наши органоиды в высшей степени похожи на капилляры человека даже на молекулярном уровне, и мы можем теперь использовать их для изучения сосудистых заболеваний непосредственно на ткани человека ».

Одной из черт диабета является тот факт, что кровеносные сосуды излишне утолщаются в базальной мембране. Как результат, снабжение кислородом и питательными веществами клеток и тканей сильно нарушается, вызывая многочисленные проблемы со здоровьем, такие как болезнь почек, сердечные приступы, инсульты, слепоту и заболевания периферической артерии, приводящие к ампутациям.

Исследователи подвергли органоиды кровяного сосуда в «диабетическое» окружение в чашке Петри.

«К удивлению, мы смогли отметить значительное расширение базальной мембраны в органоидах», сказал Виммер. Это типичное утолщение базальной мембраны очень схоже с сосудистым поражением, которое наблюдается у больных диабетом».

Исследователи провели исследование химических компонентов, которые могут блокировать процесс утолщения стенок кровеносных сосудов. Они обнаружили, что ни одно из текущих анти-диабетических средств не имеет положительного эффекта на эти сосудистые поражения. Однако, они обнаружили, что ингибитор y- секрета, тип энзима в теле, предупреждает утолщение стенок кровеносного сосуда, предположительно, как минимум на подопытных животных, что блокировка y- секрета может быть полезна в лечении диабета.

Ученые говорят, что открытия могут позволить им идентифицировать и потенциально развить указанные причины сосудистых заболеваний и протестировать новые способы лечения для больных диабетом.

16 января 2019

Журнал «Наука, Здоровье и Технология»