Учёные из технологического института Джорджии в Атланте нашли способ стимулировать рост кровеносных сосудов с помощью ультрафиолетового света.

В последнее десятилетие учёные использовали свет, чтобы манипулировать химией клеток в пробирках, но они также изо всех сил старались повторить то же самое в живых организмах с участием сотни типов различных клеток и огромного количества биологических молекул.

Биоинженер Андрес Гарсиа (Andrés García) и его коллеги использовали гидрогель с большим количеством молекул аргинилглициласпарагиновой кислоты, называемых RGD-пептидами.

Организм использует эти пептиды, чтобы давать клеткам возможность образовывать новые ткани. Когда исследователи направляли ультрафиолетовое излучение на гидрогель, RGD-пептиды активизировались.

Следом учёные провели эксперименты с участием животных. Они сделали надрезы на спинах мышей и имплантировали образцы гидрогеля им под кожу. Некоторые образцы гидрогеля подверглись воздействию УФ-света сразу после имплантации, другие – спустя 7 или 14 дней.

Клетки развивались так же, как и в образцах в пробирках, вне зависимости от того, когда именно подвергались облучению. Но, когда RGD-пептид был активирован сразу после имплантации, иммунная система мыши признала его инородным телом и окружила гидрогель рубцовой тканью. Однако когда пептид был оставлен в состоянии покоя на несколько дней перед активацией, иммунная реакция организма оказалась гораздо слабее и гидрогель лучше интегрировался в ткани грызуна.

Затем исследователи имплантировали другие образцы гидрогеля, которые наряду с RGD-пептидом были также пропитаны белком под названием фактор роста эндотелия сосудов. Как видно из названия, последний стимулирует рост новых кровеносных сосудов.

Нормальные образцы гидрогеля вызвали рост нескольких кровеносных сосудов при имплантации мышам. Однако образцы, которые были пропитаны фактором роста эндотелия сосудов и RGD-пептидами, под воздействием ультрафиолета начали переплетаться с сетями кровеносных сосудов так, что кровь пошла прямо через гидрогель.

По словам Гарсиа,

это крайне важно: если ткань, выращенная в лаборатории и внедрённая в организм, не снабжается питательными веществами и не очищается от токсинов за счёт собственного кровоснабжения животного, она не будет функционировать долго.

У нового подхода, как и у любого другого, есть свои недостатки. Так, для активации RGD-пептида исследователи используют ультрафиолетовый свет, но он не проникает глубоко под кожу. В случае мышей 90% излучения поглощается верхними 0,5 миллиметрами кожи мыши, оставшиеся 10%, что прошли дальше, всё ещё способны активировать пептид. У людей история немного иная: человек имеет гораздо более толстую кожу, так что испытание методики на людях может потерпеть неудачу.

В настоящее время исследователи пытаются разработать процесс взаимодействия нужных веществ с инфракрасным излучением, которое гораздо лучше проникает в ткани человека. Плюс такого подхода ещё и в том, что инфракрасный свет безопаснее – ведь ультрафиолет может повредить кожу и вызвать онкологию (хотя краткое десятиминутное воздействие, используемое в ходе эксперимента, не вызвало никаких видимых повреждений кожи грызунов).

Научная статья группы Гарсиа была опубликована в издании Nature Materials.