Исследователи из Университета Питтсбурга вырастили артерии, которые демонстрируют эластичность естественных кровеносных сосудов на самом высоком уровне, о котором сообщалось, – разработка, которая может преодолеть серьезный барьер на пути создания заменителей живых тканей для поврежденных артерий, сообщает команда в Proceedings of the National Academy of Наук.
Команда использовала гладкомышечные клетки взрослых павианов для создания первых артерий, выросших за пределами тела, которые содержат значительное количество гибкого белка эластина, который позволяет сосудам расширяться и втягиваться в ответ на кровоток. Ведущий исследователь Ядонг Ван, профессор биоинженерии в инженерной школе Свонсона Питта, его постдокторант Ки-Вон Ли и Донна Штольц, профессор клеточной биологии и физиологии в Медицинской школе Питта, культивировали клетки бабуина в богатой питательными веществами среде. раствор для артерий, содержащий примерно на 20 процентов больше эластина, чем врожденная артерия.
По словам Ванга, процесс Питта отличается своей простотой. Эластин – в отличие от своего более жесткого аналога коллагена, который придает сосудам их прочность и форму – было общеизвестно трудно воспроизвести. Единственные успешные методы заключались в изменении клеточных генов вирусом; сворачивание ячеек в трубы; или культивирование эластина с большим количеством трансформирующего фактора роста, сказал Ван. И все же в этих предыдущих проектах не сообщалось о сравнении содержания эластина с натуральными сосудами.
У Ванга и его коллег за три недели появились крепкие и функциональные артерии. Команда впервые засеяла гладкомышечные клетки 4-летних бабуинов, эквивалентных 20-летним людям, в разлагаемые резиновые трубки, похожие на соты для меда. Затем они перенесли трубки в биореактор, который закачивал питательный раствор через трубку в условиях, имитирующих кровеносную систему человека – насос производил регулярный импульс, а уровень жидкости поддерживался 98.6 градусов по Фаренгейту. По мере роста мышечных клеток они производили белки, которые сливались, образуя сосуд.
По словам Ванга, механические испытания показали, что культивируемая артерия может выдержать разрывное давление от 200 до 300 миллиметров ртутного столба (мм рт. Ст.), Стандартной единицы измерения артериального давления; артериальное давление здорового человека ниже 120 мм рт. По словам Ванга, помимо эластина, в артерии также содержится примерно 10 процентов коллагена, обнаруженного в естественном сосуде.
Он объяснил, что процесс, который команда Питта использовала для культивирования артерии, похож на то, как она будет использоваться у пациента. Трубка с засеянными клетками пересаживается на существующую артерию. По мере разрушения резиновой трубки сосудистый трансплантат превратится в полностью биологический сосуд.
Следующие шаги в проекте, по словам Ванга, – это создание сосуда, полностью имитирующего трехслойную структуру артерии человека, и подготовку к хирургическим испытаниям.