Учёные научились выращивать кровеносные сосуды в лабораторных условиях

Международная группа ученых под руководством специалистов Университета Британской Колумбии (Канада) вырастила в чашке Петри совершенную трехмерную реплику человеческих кровеносных сосудов, великолепно имитирующую структуру и функции настоящих.
Исследователи считают, что достигнутый результат, детали которого описаны в журнале Nature, открывает возможность более эффективно подходить к вопросам разработки терапии различных серьезных заболеваний, таких как диабет.

У людей с диабетом – хроническим состоянием повышенного содержания сахара в крови – часто наблюдается нарушение циркуляции крови в организме. Как результат, это может становиться причиной сердечных приступов, инсультов, других болезней, связанных с сердечно-сосудистой системой, а также приводить к ампутации конечностей. Для изучения диабетических состояний ученые используют животных, например, тех же лабораторных мышей. Однако использование сосудистой системы мыши не позволяет в полной мере исследовать и оценить все аспекты развития болезни, в частности то, как происходит поражение человеческой сосудистой системы. Это усложняет разработку лечения осложнений диабета.
В идеале ученым, конечно же, всегда хотелось получить возможность вести наблюдения за эффектами развития заболевания в сосудах, максимально похожих на человеческие. Поэтому в качестве альтернативы исследованиям на животных последние годы активно развивается сфера производства крошечных органов или органоидов. Так, другими группами ученых уже были созданы органоиды желудка, легких и даже мозга. С их помощью проводились исследования, направленные на понимание и разработку методов лечения многих болезней, начиная от кистозного фиброза и заканчивая вирусом Зика.
Научная группа, стоящая за последним исследованием, говорит, что ученым долгое время не удавалось создать по-настоящему идеальные сосудистые органоиды человека. Однако в пресс-релизе Университета Британской Колумбии отмечается, что теперь это удалось.
«Наши органоиды очень похожи на человеческие капилляры даже на молекулярном уровне, поэтому теперь мы можем использовать их для изучения заболеваний кровеносных сосудов непосредственно на тканях человека», — комментирует ведущий автор исследования Райнер Виммер.
Сравнение изменения кровеносных сосудов: у человека и лабораторно созданных сосудистых органоидах. Базальная мембрана (отмечена зеленым) вокруг кровеносных сосудов (красным) значительно увеличена у пациентов с диабетом (указано белыми стрелками)

Авторы работы отмечают, что органоиды сосудистой системы человека были выращены на основе стволовых клеток – незрелых клеток, способных принимать форму любых других. Как и в случае настоящей сосудистой системы человека, созданные органоиды обладает сетью капилляров, покрытых базальной мембраной, представляющей собой прослойку, отделяющую соединительную ткань от эпителия или эндотелия и выполняющую структурную функцию, придавая и поддерживая форму кровеносным сосудам.
Виммер с командой пересадили полученные органоиды живым мышам, не имеющим иммунной системы (это необходимо для предотвращения отторжения новой ткани). Органоиды легко прижились в их организмах, соединившись с настоящей кровеносной системой, а затем развились дальше в сеть более крупных артерий, артериол (мелких артерий) и мелких вен.
Ученые решили пойти еще дальше и даже смогли воссоздать «диабетические» сосуды, характеризующиеся утолщением базальной мембраны. Теперь их можно использовать в качестве модели для определения новых методов лечения.
Результаты экспериментов показывают, что созданные сосудистые органоиды являются более подходящей моделью изучения диабета, добавляют исследователи. А так как кровеносная система связана со всеми частями организма, то потенциал применения этих органоидов выходит далеко за пределы исследований лишь одного этого заболевания.
«Каждый орган нашего организма связан с кровеносной системой. Возможность вырастить кровеносные сосуды в виде органоидов из стволовых клеток — переломный момент. С их помощью мы можем узнать причины и способы лечения огромного количества заболеваний, начиная от диабета, болезни Альцгеймера, всех сердечно-сосудистых заболеваний и заканчивая раком», — отмечает старший автор исследований Джозер Пеннингер.