Биотехнологи научились быстро и эффективно выращивать кровеносные сосуды для имплантированных органов. При контрольном эксперименте ученые заполнили капиллярами роговицу глаза.
Читатели Infox.ru хорошо знают об успехах регенеративной медицины и биотехнологий. Но, к сожалению, не все идеи и достижения ученых получается перенести из лаборатории в операционную или процедурный кабинет. Один из камней преткновения трансплантологии и регенеративной медицины – система капилляров и сосудов, которая формируется не сразу и поэтому блокирует новым тканям доступ к питательным веществам. Капилляры должны питать пересаженный, выращенный или выращиваемый в теле пациента орган, даже если его размер не превышает нескольких микрон. Поэтому для развития регенеративной медицины нужны не только стволовые клетки, но и капилляры, которые будут доставлять кровь. Исследователи из Университета Райса (Rice University) и медицинского колледжа Бейлора (Baylor College of Medicine (BCM)) создали и испытали технологию, которая позволяет «вскармливать» органы на начальной стадии формирования.
Новые капилляры
Джениффер Сейк (Jennifer E. Saik) и коллеги использовали полиэтиленгликоль (ПЭГ) – нетоксичный пластик, который широко используется для изготовления биомедицинских материалов и упаковок для продуктов. На основе ПЭГ ученые создали внеклеточный матрикс – сложную сеть протеинов и полисахаридов, которая формирует тонкую, но жесткую «подстилку» для клеток и таким способом управляет поведением клеток и определяет физические свойства ткани.
В толщу синтетического внеклеточного матрикса ученые «посеяли» клетки-предшественницы сосудов. Полученный субстрат с зародышами сосудов биохимики «удобрили» иммобилизованными тромбоцитарным фактором роста (PDGF-BB) и основным фактором роста фибробластов (FGF-2). Исследователи поясняют, что способности FGF-2 и PDGF-BB стимулировать деление клеток, рост капилляров и соединять разрозненные части кровеносной системы известны давно. Правда, PDGF-BB и FGF-2 циркулирует в крови недолго. Например, период полураспада протеина PDGF-BB составляет не более тридцати минут. Поэтому для уверенного и безостановочного роста капилляров в систему необходимо постоянно вводить порцию факторов роста.
Чтобы увеличить срок жизни протеинов, ученые иммобилизовали молекулы, сохранив все их биологические функции.
В первом опыте (in vitro) биологи следили за ростом сосудов в течение 72 часов. Убедившись, что на синтетическом матриксе в присутствии иммобилизованных белков формируются полноценные капилляры, ученые перенесли технологию в живой организм. Биотехнологи имплантировали синтетический матрикс с белково-клеточной «закваской» в роговицу глаза, то есть туда, где капилляров нет. Спустя некоторое время в мышином глазе проросли сосуды, которые соединились с общей системой кровообращения.
«Мы иммобилизовали факторы роста и заставили их работать столько, сколько нужно для формирования капилляров. С помощью предложенной технологии можно выращивать ткани с уже развитой системой сосудов, которые помогут новому органу быстрее прижиться и стать частью целого организма», -- пишут исследователи в статье Covalently immobilized platelet-derived growth factor-BB promotes angiogenesis in biomimetic poly(ethylene glycol) hydrogels, опубликованной в журнале Acta Biomaterialia.
