Международная команда исследователей вырастила в чашке Петри объёмные копии человеческих кровеносных сосудов, которые они называют не иначе как идеальными. Достижение позволит специалистам лучше понять и изучить различные заболевания, в том числе диабет.
Напомним, диабет – это состояние, характеризующееся хроническим повышенным уровнем сахара в крови, и у людей с этим недугом страдают прежде всего кровеносные сосуды. В результате у них сильно страдают все органы и ткани, а также возрастают риски инфаркта, инсульта и даже ампутации конечностей.
На сегодняшний день исследователи используют различных животных, в том числе мышей, для изучения процессов, которые происходят в организме при диабете. При этом такие модельные организмы не демонстрируют всех последствий "человеческого" диабета (например, с их помощью нельзя понять, как недуг повреждает кровеносные сосуды).
Однако учёным, чтобы максимально полно изучить заболевание, нужно наблюдать за его ходом и возможными последствиями на моделях, как можно более точно воспроизводящих организм людей. И в этом им могут помочь крошечные копии органов, выращенные в лаборатории. Специалисты также называют их органоидами (так как полноценными органами такие миниатюрные копии всё же не являются).
По сути, эта трёхмерная структура, часто выращенная из стволовых клеток, имитирующая орган и позволяющая изучить работу копируемого органа или действие на него разрабатываемых лекарств.
Ранее авторы "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о различных исследованиях такого рода, однако учёные по-прежнему борются над созданием подходящих аналогов кровеносных сосудов (порой весьма необычных для обывателя).
В рамках недавней работы учёные использовали стволовые клетки для выращивания органоидов кровеносных сосудов человека. Так называемые "сосудистые органоиды" отлично имитируют структуру и функции реальных кровеносных сосудов человека.
В созданных органоидах исследователями была обнаружена сеть капилляров, покрытых базальной мембраной. Речь идёт о соединительной ткани, которая помогает поддерживать структуру сосудов.
Впоследствии исследовательская группа имплантировала полученные органоиды в организм мышей без иммунной системы (благодаря этому донорские ткани не были отторгнуты организмами грызунов).
Органоиды довольно быстро освоились в новом "доме", подключившись к родной кровеносной системе грызунов. Более того, они развились в древовидную сеть артерий, мелких вен и артериол (так называются мелкие артерии, непосредственно предшествующие капиллярам).
Специалисты даже смогли воссоздать "диабетические" кровеносные сосуды, характеризующиеся утолщённой базальной мембраной.
Проведя эксперименты на мышах, учёные нашли доказательства того, что сигнальный путь, включающий белок NOTCH-3, играет роль в порождении этого утолщения. Блокировка другого белка, который нацеливается на NOTCH-3, как оказалось, предотвращала утолщение стенок сосудов.
Таким образом выращенные сосуды могут стать лучшей моделью для изучения диабета в сравнении с традиционными животными моделями.
"Наши органоиды в значительной степени напоминают человеческие капилляры даже на молекулярном уровне", – говорит Реймер Виммер (Reimer Wimmer) из Института молекулярной биотехнологии Австрийской академии наук (IMBA).
При этом нельзя забывать о важности кровеносной системы для всего организма человека. Поэтому достижение учёных важно не только для исследования диабета.
"Каждый отдельный орган в нашем теле связан с системой кровообращения. Сосудистые органоиды, создаваемые из [стволовых] клеток, представляют собой модель, которая меняет правила игры и позволяет нам определять причины болезней и [разрабатывать] методы лечения широкого спектра заболеваний, начиная от диабета, болезни Альцгеймера, сердечно-сосудистых заболеваний, заживления ран или инсульта и заканчивая раком", – говорит Джозеф Пеннингер (Josef Penninger) из IMBA.
Результаты исследования представлены в научном издании Nature.
К слову, кровеносные сосуды – не последнее слово в развитие органоидов. Ранее учёные также создавали миниатюрные варианты лёгких и даже развивающегося мозга. Подобные органоиды были использованы для изучения кистозного фиброза, вируса Зика и многих других болезней. Также мы ранее рассказывали, каким необычным способом учёные хотят стимулировать развитие новых сосудов прямо в теле человека.
