Вчені знайшли спосіб керувати ростом кровоносних судин – їм допомогли магніти
Науковці знайшли спосіб контролювати ріст нових кровоносних судин у лабораторії – для цього вони використали кілька магнітів.
Технологія може стати кроком до створення функціональних штучних тканин і органів, йдеться в дослідженні вчених Массачусетського технологічного інституту, опублікованому в журналі PNAS, повідомляє Science Alert.
Раніше науковці використовували подібний підхід для вирощування м'язів і нервів. Однак у дослідженнях із судинами виникали труднощі. На рівні тонких капілярів кровоносні судини мають мікроскопічний розмір – лише 0,005 міліметра, що у 34 рази тонше за людську волосину. Складним є і їхнє розміщенням – саме крізь їхні тонкі стінки відбувається обмін речовин по всьому тілу, тож важливо точно впорядкувати мережу судин.
Попередні методи штучного відтворення не забезпечували достатнього рівня контролю за місцем їх проростання. Та модифікований спосіб працює з вищою точністю.
"Можна спробувати створити візерунок із хімічних сигналів, щоб спрямувати ріст судин, але зробити це дуже точно неможливо. Через це нам потрібні інші типи керованих сигналів, які допоможуть будувати тканини із впорядкованими судинами", – зазначає Ріту Раман, фахівчиня з механічної інженерії з Массачусетського технологічного інституту.
Так вдосконалена технологія вчених базується на використанні магнітів, які механічно розтягують судинну тканину, стимулюючи ріст нових капілярів.
"Здатність програмувати ріст кровоносних судин за допомогою фізичних сигналів може забезпечити відтворюване та масштабоване виготовлення штучних тканин, які можна імплантувати в організм для відновлення функцій після виснажливих захворювань чи травм", – зауважила Ріту Раман.
Створена система працює на основі невеликого чіпа з ендотеліальними клітинами, вирощеними в лабораторії. В організмі людини вони утворюють одношаровий епітелій на внутрішній поверхні судин і сприяють обміну речовин.
Однак в умовах ангіогенезу – процесу утворення нових судин – вчені помістили конструкцію всередину колагенового гелю, що імітує природне середовище. Опинившись у 3D-просторі, клітини починають самоорганізовуватися: витягуються, з'єднуються одна з одною і будують мікроскопічні капіляри.
Усередині чіпа розмістили крихітний магніт, яким керували за допомогою кількох зовнішніх магнітів у тривимірній моделі.
Змінюючи силу впливу на магніт, дослідники могли визначати напрямок і характер росту нових судин. Натомість, коригуючи зовнішнє магнітне тяжіння, науковці контролювали довжину та кількість нових судин, що з'являлися.
"Головний висновок такий: розтягування судини туди-сюди, ймовірно, збільшує кількість нових капілярів, що виростають. Тепер ми знаємо, як виростити більше або менше судин, довші чи коротші, або ж спрямувати їх у певні боки", – пояснює Раман.
Також команда вивчила глибокі механізми, які лежать в основі ангіогенезу. Вони повторили експерименти з використанням генетично модифікованих клітин, здатних функціонувати без гена PIEZO1, що контролює іонні канали. З пригніченим геном утворювалося значно менше судин.
Надалі вчені перевірятимуть, наскільки добре кров циркулює крізь артерії, вени та капіляри, що створені за допомогою чіпа. Якщо результати будуть вдалі, науковці створять організовану судинну мережу, що зможе живити штучно створені органи і тканини.
"Зараз ми досліджуємо, як саме точне програмування росту судин може допомогти покращити функціонування м'язів", – додала біомедична інженерка команди Джессіка Шах.
Нагадаємо, британські вчені вперше успішно імплантували свиням штучний стравохід. Його виростили у лабораторії з використанням власних клітин тварин.
