Учёные впервые вырастили в чашке Петри кровеносные сосуды человека, идентичные настоящим.
Прорывная технология, о которой сообщает журнал Nature, является крупным достижением в исследовании сосудистых заболеваний, таких как диабет. Она помогает найти возможные способы предотвратить изменения в кровеносных сосудах, являющиеся главной причиной болезненного состояния и смерти у больных диабетом.
Этот органоид является трёхмерной структурой, выращенной из стволовых клеток. Он точно имитирует кровеносный сосуд и может использоваться для проведения исследований сосудов в чашке Петри.
«Возможность выращивать кровеносные сосуды из стволовых клеток радикально меняет ситуацию», — говорит руководитель исследования Джозеф Пеннингер, директор Института молекулярной биотехнологии (ИМБ) австрийской академии наук.
«Каждый орган в нашем теле связан с системой кровообращения. Это достижение, возможно, позволит исследователям разобраться в причинах и предложить методы лечения заболеваний сосудов, таких как болезнь Альцгеймера, сердечно-сосудистые заболевания, проблемы с заживлением ран, инсульты, рак, и конечно же диабет.
В мире насчитывается около 420 миллионов больных диабетом. Многие симптомы диабета являются следствием изменений, происходящих в кровеносных сосудах, которые приводят к ухудшению кровообращения и снабжения тканей кислородом. Несмотря на широкое распространение болезни, мало что известно об сосудистых изменениях, вызванных диабетом, что препятствует разработке эффективных методов лечения.
Для решения проблемы группа Пеннигера создала прорывную модель: трёхмерный органоид, полностью идентичный кровеносному сосуду человека, выращенный в чашке Петри. Эти «сосудистые органоиды» можно выращивать в лаборатории из стволовых клеток, при этом они точно имитируют структуру и работу настоящих сосудов человека.
Когда исследователи трансплантировали полученные сосуды-органоиды мышам, те впоследствии развились в полностью функциональные человеческие кровеносные сосуды, включая артерии и капилляры. Таким образом, возможно не только создать в чашке органоид — кровеносный сосуд из стволовых клеток, но также вырастить функциональную сосудистую систему человека в животном.
«Самое примечательное в нашей работе — это успешное создание настоящих кровеносных сосудов человека из стволовых клеток, — сказал Райнер Уимер, ведущий автор исследования, сотрудник ИМБ. — Полученные органоиды очень похожи на кровеносные сосуды человека даже на молекулярном уровне, и мы можем использовать их для изучения болезней сосудов».
Одна из особенностей диабета — чрезмерное утолщение базальной мембраны. В результате сильно затруднена доставка кислорода и питательных веществ в клетки и ткани, что приводит к множественным проблемам со здоровьем, таким как почечная недостаточность, сердечный приступ, инсульт, слепота и заболевание периферических кровеносных сосудов, приводящее к ампутации.
«К своему удивлению, мы наблюдали значительное утолщение базальной мембраны в сосудистых органоидах, — рассказывает Уимер. — Это утолщение имеет разительное сходство с повреждениями сосудов у больных диабетом».
Затем учёные занялись поиском химических соединений, способных остановить утолщение стенок кровеносных сосудов. Оказалось, что ни один из известных противодиабетических препаратов не оказывал положительного влияния на эти сосудистые дефекты. Однако выяснилось, что ингибитор γ-секретазы препятствовал утолщению стенок сосудов, что показывает — во всяком случае у животных — что блокировка γ-секретазы может помочь в лечении диабета.
Исследователи считают, что полученные результаты помогут им выявить основополагающие причины болезней сосудов и, возможно, открыть новые методы лечения диабета.