среда, 24 июля 2013 г.

Ученые создали долговечные кровеносные сосуды из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток

Исследователи использовали эндотелиальные прогениторные клетки, полученные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК), чтобы создать функционирующие кровеносные сосуды, стабильные в течение 9 месяцев in vivo. В своей статье ученые описывают использование человеческих ИПСК, полученных от здоровых доноров и от лиц с сахарным диабетом 1 типа, для формирования кровеносных сосудов на внешней поверхности головного мозга и под кожей у лабораторных мышей.


Создание искусственных сосудов является важной задачей современной медицины, перспективной для лечения распространенных сердечно-сосудистых заболеваний и других патологий, связанных с повреждением сосудов (в том числе, при сосудистых осложнениях сахарного диабета).  Кроме того, необходимость обеспечивать кровоснабжение искусственно создаваемой ткани - одна из основных проблем тканевой инженерии сегодня.

Разработка способа перепрограммировать зрелые клетки организма и наделить их эмбриональными свойствами открыла множество перспектив для регенеративной медицины, так как получаемые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) способны давать начало любой ткани организма. Однако получение из них функционирующих клеток в достаточном количестве остается технической проблемой. Группа ученых под руководством Rakesh Jain и Dai Fukumura разработала эффективный метод создания эндотелиальных прогениторных клеток из человеческих ИПСК и формирования из них сети кровеносных сосудов у мышей. 


Прежде всего необходимо было отработать протокол получения эндотелиальных прогениторных клеток, для чего требовалось оптимизировать маркеры для селеции клеток и подобрать условия культивирования. В качестве маркеров были выбраны CD34, нейропилин 1 и KDR (kinase insert domain-containing receptor), клетки культивировали в двухмерной системе. Далее ученым потребовалось оценить способность полученных эндотелиальных предшественников формировать прочные функциональные кровеносные сосуды. Для этого данные клетки ввели лабораторным животным вместе с мезенхимальными предшественниками, необходимыми для построения прочной структуры. Клетки имплантировали мышам на поверхность головного мозга и уже через две недели они сформировали сосудистую сеть, которая продолжала функционировать в течение 280 дней. Ту же комбинацию клеток-предшественниц ввели лабораторным мышам под кожу, в этом случае потребовалось в 5 раз большее количество клеток, а искусственные сосуды существовали менее длительное время. Однако эти наблюдения соответствуют данным, полученным в ходе предыдущих исследований, о формировании сосудов на поверхности головного мозга и под кожей.

В разработке методики создания искусственных сосудов заинтересовано большое количество пациентов с сахарным диабетом, так как эта патология приводит к повреждению кровеносных сосудов и тяжелым осложнениям. Поэтому исследователи поставили задачу - определить, будут ли индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, полученные из клеток таких пациентов, пригодны для формирования функциональных искусственных сосудов. Как и клетки от здоровых лиц, эндотелиальные предшественники, полученные из ИПСК лиц с диабетом 1 типа, были способны образовывать прочные, длительно существующие кровеносные сосуды. Однако ученые отметили, что различные линии, берущие начало от ИПСК людей с диабетом (в том числе, разные линии от одного пациента), обладают разным потенциалом к превращению в другие типы клеток, что указывает на необходимость дальнейших исследований и выявления механизмов этих различий.

Несмотря на ряд проблем (таких, как изменчивость линий ИПСК, эффективность получения эндотелиальных предшественников и т.д.), разработка методики создания искусственных сосудов - одна из важнейших задач биотехнологии, которая поможет справиться с тяжелыми сосудистыми заболеваниями, например - спасти пациента с сахарным диабетом от ампутации конечности. 

Литература

Rekha Samuel, Laurence Daheron, Shan Liao, Trupti Vardam, Walid S. Kamoun, Ana Batista, Christa Buecker, Richard Schäfer, Xiaoxing Han, Patrick Au, David T. Scadden, Dan G. Duda, Dai Fukumura, Rakesh K. Jain. Generation of functionally competent and durable engineered blood vessels from human induced pluripotent stem cells PNAS 2013 ; published ahead of print July 16, 2013, doi:10.1073/pnas.1310675110

Комментариев нет:

Отправить комментарий