У людей, страдающих от таких хронических заболеваний, как диабет и рассеянный склероз, истонченные сосуды зачастую воспалены, что значительно увеличивает риск сердечного приступа и инсульта. Ряд исследователей надеется, что использование собственных стволовых клеток пациента для повторного выращивания здоровой ткани может подавить воспалительные процессы и вернуть сосудам их здоровое состояние. Новое полимерное покрытие может оказаться поводырем, который поможет стволовым клеткам найти воспаленную эндотелиальную ткань и прикрепиться к ней.

Рис. 1. Система для наведения стволовых клеток
состоит из гиперразветвленного полимера,
модифицированного пептидами, связывающимися с
тканями сердечнососудистой системы и липофильными
октадецильными цепями. При контакте со стволовыми
клетками октадецильные цепи связываются с мембранами
клеток, а пептиды – с поверхностью клетки кровеносных
сосудов. (Рисунок из J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/ja400636d).

Наведение стволовых клеток на определенные ткани, как, например, внутренние стенки воспаленных кровеносных сосудов, представляет собой сложный процесс, так как после инъекции в кровоток пациента клетки быстро распространяются по всему организму. Ряд исследователей и ранее делали попытки заставить стволовые клетки прикрепляться к определенным типам ткани. Однако, как отмечает Хьюнджун Конг (Hyunjoon Kong) из Университета Иллинойса, разработанные в настоящее время приемы управления стволовыми клетками трудоемки и в ряде случаев могут убить клетки. Исследователь подчеркивает, что целью его исследовательской группы был поиск молекулы, которая могла бы самоорганизоваться со стволовыми клетками и направить их на нужную ткань. По его словам, если бы такую молекулу удалось бы разработать, это позволило бы врачу просто смешать стволовые клетки пациента с «волшебной» молекулой и ввести в кровоток пациента эту смесь.

Конг с соавторами синтезировал молекулу, содержащую пептиды, специфически связывающиеся с белками, распространенными на внутренней поверхности воспаленных сосудов. Эти пептиды были связаны с разветвленными полимерами на основе глицерина; эти полимеры играли роль шаблона для размещения пептидов. Чтобы связать систему со стволовыми клетками исследователи модифицировали гиперразветвленные полимеры липофильными октадецильными фрагментами, которые могут самопроизвольно встраиваться в липидную мембрану клеток.

Для проверки возможностей новых молекул исследователи ввели в микрокапилляр, моделировавший воспаленный кровеносный сосуд, смесь полученного соединения и иезенхимных стволовых клеток. Устройство перегоняло смесь клеток и молекулы над колонией эндотелиальных клеток, изображавших воспаленную ткань, а исследователи подсчитывали количество стволовых клеток, прикрепляющихся к «участку воспаленной ткани». В сравнении с немодифицированными стволовыми клетками клетки с покрытием из новой молекулы прикреплялись к нужному участку вдвое чаще.

Несмотря на уже отмеченное преимущество новой системы, Конг подчеркивает, что сможет сделать систему еще более селективной и эффективной за счет изменения строения гиперразветвленного полимера, которое бы позволило пептидам и углеводородным остаткам не мешать друг другу.