У среднего взрослого человека около 100 000 миль капилляров, вен и артерий – водопровод, по которому жизненно важная кровь поступает во все части тела, включая жизненно важные органы, такие как сердце и мозг.
Когда что-то идет не так с сосудистой сетью, результатом может быть сердечный приступ, инсульт или другое опасное для жизни или хроническое состояние. Примерно 8.Только в США 5 миллионов человек страдают заболеваниями артерий, а болезни кровеносных сосудов убивают больше людей во всем мире, чем любое другое заболевание.
Но теперь ученые готовы лучше взглянуть на фундаментальное развитие клеток, составляющих кровеносные сосуды, и на то, как их можно более надежно культивировать в лабораторной посуде. На этой неделе (30 мая 2017 г.) в Cell Reports группа ученых под руководством Игоря Слуквина, профессора патологии и лабораторной медицины, а также клеточной и регенеративной биологии Университета Висконсин-Мэдисон, описывает пути развития, которые приводят к возникновению различных типов. клеток, составляющих сосудистую сеть человека.
"Если вы знаете, как развиваются клетки, вы можете разработать соответствующие методы лечения," Слуквин объясняет. "Мы смогли разработать условия для создания этих различных типов клеток в лаборатории."
Прогресс, о котором сообщила команда Слуквина с ведущим автором Ахилешем Кумаром, штатным научным сотрудником Регионального исследовательского центра приматов Висконсина, важен, потому что он дает план того, как возникает сосудистая сеть на самых ранних стадиях развития. Теперь ученые могут изучать клетки, из которых состоят кровеносные сосуды, и разрабатывать новые модели для изучения заболеваний кровеносных сосудов. Важно отметить, что открытие методов создания строительных блоков-клеток может помочь подготовить почву для инженерии кровеносных сосудов в лаборатории для моделирования заболеваний, скрининга лекарств и терапевтических целей.
Доступ к клеткам, из которых состоят кровеносные сосуды, и знание пути их развития, поскольку они возникают от общего предшественника, известного как мезенхимоангиобласт, чтобы стать эндотелиальными и мезенхимальными клетками, помогает решить фундаментальную проблему тканевой инженерии кровеносных сосудов: обеспечение быстрого доступа к источникам клетки для роста сосудов для терапии.
"Теперь исследователи получат доступ к множеству новых альтернатив клеточного типа для сосудистой инженерии," – говорит Кумар, отмечая, что новое исследование в Висконсине, в сочетании с природной способностью стволовых клеток-предшественников размножаться и дифференцироваться в разные типы клеток в культуре, может потенциально ускорить время, необходимое для выращивания сосудистых трансплантатов.
Центральным открытием нового исследования стало открытие клеточных маркеров для идентификации различных типов клеток в лабораторной посуде. Ученые могут идентифицировать различные типы сосудистых клеток в живой ткани. Например, перициты связаны с мелкими сосудами, такими как капилляры, а гладкомышечные клетки вносят вклад в сосудистую стенку более крупных сосудов. Однако, когда клетки делаются de novo в культуре, было трудно отличить один тип клеток от другого.
"В теле мы можем идентифицировать клетки по местоположению," отмечает Слуквин, преподавательский состав которого находится в Школе медицины и общественного здравоохранения UW. "Мы не могли этого сделать в лабораторной посуде. Нам нужно было идентифицировать маркеры, специфичные для клеточного типа."
В своем исследовании Кумар обнаружил, что клетки, из которых состоят кровеносные сосуды, возникают из общего предшественника мезенхимоангиобластов, типа клеток, который также дает начало таким тканям, как кости, хрящи и мышцы. Возможность проследить путь развития, по которому образуются клетки, из которых состоят кровеносные сосуды, дает науке мощный путь для разработки новых клеточных методов лечения: "Если вы знаете, как развиваются клетки, мы можем разработать соответствующие методы лечения," Слуквин говорит.
Теперь кровеносные сосуды и артерии, используемые для лечения пациентов, часто исходят от самих пациентов. Создание новых кровеносных сосудов с нуля для терапии все еще далеко от реальности, но новое исследование в Висконсине является важным шагом к этой цели. Создание тканей для терапии – длительный процесс, но использование индуцированных плюрипотентных стволовых клеток для создания банков тканей из пациентов, чьи генетические профили делают их совместимыми донорами для большинства людей, является стратегией, которая активно изучается, в том числе в сотрудничестве с Институтом исследований Моргриджа. во главе с пионером стволовых клеток из Висконсина Джейми Томсоном, соавтором нового исследования.
По словам Слуквина, более непосредственное применение исследования заключается в возможности создания лабораторных моделей сосудистых заболеваний. Модели дадут лучшее понимание того, что идет не так с убийцами, такими как ишемическая болезнь сердца и генетические заболевания, влияющие на сосудистую сеть. Более того, клетки можно использовать в высокопроизводительных проверках лекарств, ускоряя темпы разработки новых лекарств и перепрофилируя старые для лечения сосудистых заболеваний.