Трехмерная модель васкулогенеза in vitro

Авторы этого исследования описывают модель васкулогенеза in vitro на основе нового трехмерного фибринового матрикса в бессывороточной среде. Для этого был использован коктейль рекомбинантных цитокинов, называемых цитокинами гемопоэтических стволовых клеток, с добавлением FGF-2. Как показали исследователи, такие условия способствуют сборке трубок из человеческих эндотелиальных клеток в ассоциации с перицитами.

Эндотелиальные клетки и перициты случайным образом смешивали друг с другом, помещали в фибриновый матрикс и инкубировали в бессывороточной среде. При этом из эндотелиальных клеток формировались трубки, что сопровождалось привлечением перицитов на аблюмнальную поверхность этих трубок в течение 3-5 дней. Эти морфогенные процессы стимулировались комбинацией цитокинов гемопоэтических стволовых клеток, в которую входил фактор столовых клеток (stem cell factor, SCF), интерлейкин-3 (interleukin-3, IL-3), стромальный фактор-1α (stromal derived factor-1α, SDF-1α) и Flt-3 лиганд. Этот коктейль цитокинов добавляли в сочетании с фактором роста фибробластов-2 (fibroblast growth factor-2, FGF-2) в фибриновый матрикс. В то же время при добавлении в фибриновый матрикс фактора роста эндотелия сосудов (vascular endothelial growth factor, VEGF) вместе с FGF-2 подобного морфогенного ответа не наблюдалось.

Васкулогенез in vitro, иммунофлюоресцентное окрашивание: формирование сосудов из эндотелиальных клеток (окрашены GFP) с вовлечением перицитов (окрашены mCherry) в трехмерном фибриновом матриксе. Изображены две разные серии (А, В).

Ранее авторы продемонстрировали, что предварительная обработка эндотелиальных клеток с использованием VEGF и FGF-2 (добавление этих ростовых факторов на ночь перед проведением морфогенного исследования) может запускать формирование трубок в ответ на гематопоэтические цитокины в коллагеновых матриксах. Интересно, что предварительная инкубация с VEGF и FGF-2 инициирует морфогенез эндотелиально-клеточных трубок также и в трехмерных фибриновых матриксах.

Взаимодействия между эндотелиальными клетками и перицитами в 3D-культуре на основе фибринового матрикса приводит к выраженному формированию васкулярной базальной мембраны, что было продемонстрировано с помощью иммунофлюоресцентных методов и электронной микроскопии. Также авторы исследования показали, что цитокины гемопоэтических стволовых клеток и перициты стимулируют прорастание эндотелиальных клеток в фибриновые матриксы и что этот процесс зависит от интегрина α5β1. 

Таким образом, была разработана новая модель васкулогенеза in vitro, которая позволяет провести молекулярный анализ процесса формирования эндотелиально-клеточных трубок, вовлечения перицитов и созревания сосудов в постнатальной жизни.

Литература

Smith AO, Bowers SL, Stratman AN, Davis GE. Hematopoietic Stem Cell Cytokines and Fibroblast Growth factor-2 Stimulate Human Endothelial Cell-PericyteTube Co-Assembly in 3D Fibrin Matrices under Serum-Free Defined Conditions. PLoS One. 2013 Dec 31;8(12):e85147

Полный текст статьи