Вырастить в лаборатории новый кровеносный сосуд – сложнейшая задача, но группе инженеров из Университета Джонса Хопкинса (Johns Hopkins University) удалось разрешить основную проблему – как добиться, чтобы стволовые клетки образовывали два различных типа тканей, оба из которых в равной степени необходимы для построения мельчайших венозных и артериальных сетей.

Шэрон Герехт (Sharon Gerecht), PhD,
доцент кафедры химической и
биомолекулярной инженерии
Университета Джонса Хопкинса.
(Фото: Will Kirk/Homewood Photography)

Как исследователи достигли такого успеха, подробно изложено в статье, опубликованной в журнале Cardiovascular Research. Значение этой работы трудно переоценить, так как трансплантация выращенной в лаборатории сети новых сосудов может принести пользу огромному количеству пациентов, чья кровеносная системы поражена сердечно-сосудистыми заболеваниями, диабетом и другими болезнями.

«Наша долгосрочная цель – дать врачам новый инструмент для лечения пациентов с заболеваниями сосудов, несущих кровь ко всем органам» – говорит руководитель исследования Шэрон Герехт (Sharon Gerecht), PhD, доцент кафедры химической и биомолекулярной инженерии.

Группа доктора Герехт сфокусировала свое внимание на гладкомышечных клетках, находящихся в стенках кровеносных сосудов. Известно 2 типа таких клеток: синтетические гладкомышечные клетки, мигрирующие в пределах окружающей ткани, продолжающие делиться и поддерживающие вновь образующиеся кровеносные сосуды; сократительные клетки гладкой мускулатуры сосудов, остающиеся на месте, стабилизирующие рост новых сосудов и помогающие им поддерживать нужное давление крови.

В своих экспериментах по получению гладкомышечных клеток доктор Герехт и ее коллеги проводили эксперименты как на эмбриональных, так и на индуцированных плюрипотентных стволовых клетках – зрелых дифференцированных клетках, генетически перепрограммированных в клетки, близкие по свойствам к эмбриональным стволовым.

В одном из более ранних исследований им уже удалось индуцировать дифференциацию стволовых клеток в ткань, которая была близка к гладкомышечной, но все же отличалась от нее функционально. В своей новой работе исследователи экспериментировали с концентрациями добавляемых к стволовым клеткам ростовых факторов и сыворотки. Большие количества сыворотки и факторов роста «заставляли» стволовые клетки превращались в синтетические клетки гладкой мускулатуры, а при добавлении гораздо меньшего количества этих веществ они становились сократительными клетками.

По мнению доктора Герехт, возможность контролировать тип получаемых в лаборатории гладкомышечных клеток может иметь решающее значение для выращивания новых сосудистых сетей.

«Когда мы строим магистральный сосуд, поставляющий кровь, нужны сократительные клетки, обеспечивающие их структуру и стабильность, но в работе с очень мелкими кровеносными сосудами более полезными могут быть мигрирующие синтетические клетки», – объясняет ученый.

Два типа клеток гладкой мускулатуры сосудов выполняют разные функции. Сократительные клетки (contractile vSMCs) покрывают поверхность здорового сосуда,
поддерживая его и обеспечивая стабильность. Синтетические (synthetic vSMCs), в том числе мигрирующие, клетки занимаются восстановлением поврежденного сосуда.
(Illustration by Maureen Wanjare)

Работа доктора Герехт и ее коллег может помочь ученым и в понимании того, как стабилизируются кровеносные сосуды, питающие опухоли, что будет полезно при лечении рака.

«Прежде чем нам удастся вырастить совершенно новую сеть кровеносных сосудов в лаборатории, предстоит провести множество исследований, – заключает доктор Герехт, – но наши успехи в контроле над судьбой этих стволовых клеток представляются большим шагом вперед в правильном направлении».

Аннотация к статье

Derivation and maturation of synthetic and contractile vascular smooth muscle cells from human pluripotent stem cells