Dodano: 21 styczeń 2019r.

Naczynia krwionośne wyhodowane w laboratorium

Naukowcom udało się wyhodować idealne ludzkie naczynia krwionośne. Okrycia te mogą pozwolić im zidentyfikować podstawowe przyczyny chorób naczyniowych oraz potencjalnie opracować i przetestować nowe metody leczenia pacjentów z cukrzycą.

Naczynia krwionośne wyhodowane w laboratorium

 

Naczynia krwionośnie stworzyli badacze z Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej i Austriackiej Akademii Nauk. Powstały jako tzw. organoidy - małe wersje różnych narządów hodowane z komórek macierzystych, które zachowują ich kluczowe cechy anatomiczne. Takie trójwymiarowe modele są nieocenioną pomocą w badaniach. Uczeni uzyskują żywy narząd do testowania różnych koncepcji.

Przełomowa technologia została opisana w publikacji, która ukazała się na łamach pisma „Nature”. Prace te mogą znacznie przyspieszyć badania nad chorobami naczyniowymi, takimi jak cukrzyca, identyfikując kluczową ścieżkę potencjalnie zapobiegającą zmianom w naczyniach krwionośnych - główną przyczynę śmierci wśród osób z cukrzycą.

 

- Możliwość budowania ludzkich naczyń krwionośnych, jako organoidów z komórek macierzystych, to przełom - powiedział autor badania, Josef Penninger, pracujący na Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej oraz Austriackiej Akademii Nauk. - Każdy pojedynczy organ w naszym ciele jest powiązany z układem krążenia, co potencjalnie może umożliwić naukowcom poznanie przyczyn i sposobów leczenia różnych chorób naczyniowych: choroby Alzheimera, chorób sercowo-naczyniowych, problemów z gojeniem się ran, udaru, raka i cukrzycy – dodał.

Cukrzyca dotyka około 420 milionów ludzi na całym świecie. Wiele objawów tej choroby jest wynikiem zmian w naczyniach krwionośnych, które powodują zaburzenia krążenia krwi i zaopatrzenia tkanek w tlen. Pomimo jej rozpowszechnienia, niewiele wiadomo na temat zmian naczyniowych wynikających z cukrzycy. To ograniczenie spowolniło rozwój leczenia.

Aby poradzić sobie z tym problemem, Penninger i jego koledzy opracowali przełomowy model: trójwymiarowe organoidy ludzkich naczyń krwionośnych hodowane na szalce Petriego. Organoidy te mają identyczną strukturę i równie dobrze naśladują funkcję prawdziwych ludzkich naczyń krwionośnych.

Uczeni sprawdzili stworzone organoidy na myszach. Przeszczepili je zwierzętom i okazało się, że rozwinęły się w doskonale funkcjonujące naczynia krwionośne, w tym tętnice i naczynia włosowate. Badania pokazują, że możliwe jest nie tylko zbudowanie organoidów naczyń krwionośnych z ludzkich komórek macierzystych, ale także rozwijanie funkcjonalnego ludzkiego układu naczyniowego u innego gatunku.

- To, co nas tak bardzo ekscytuje, to fakt, że udało nam się stworzyć prawdziwe ludzkie naczynia krwionośne z komórek macierzystych - powiedział Reiner Wimmer, współautor badania z Austriackiej Akademii Nauk. - Nasze organoidy przypominają ludzkie naczynia krwionośne nawet na poziomie molekularnym – dodał.

Jedną z cech cukrzycy jest to, że naczynia krwionośne wykazują anormalne zgrubienie błony podstawnej. W rezultacie dostarczanie tlenu i składników odżywczych do komórek i tkanek jest mocno upośledzone, co powoduje wiele problemów zdrowotnych, takich jak niewydolność nerek, zawał serca, udar mózgu, ślepota i choroba naczyń obwodowych, prowadząca do amputacji.

Naukowcy wystawili organoidy naczyń krwionośnych na warunki odpowiadające cukrzycy. - Co zaskakujące, mogliśmy zaobserwować masywne zgrubienie błony podstawnej w naczyniowych organoidach - powiedział Wimmer. - Typowe zgrubienie błony podstawnej jest uderzająco podobne do uszkodzenia naczyń obserwowanych u pacjentów z cukrzycą - dodał.

Po tych obserwacjach badacze zaczęli szukać związków chemicznych, które mogłyby blokować pogrubianie ścian naczyń krwionośnych. Okazało się, że żaden z obecnych leków przeciwcukrzycowych nie miał pozytywnego wpływu w tym zakresie. Uczni zauważyli jednak, że inhibitor gamma sekretarzy zapobiega zgrubieniu ścian naczyń krwionośnych, co sugeruje, przynajmniej w modelach zwierzęcych, że blokowanie tego enzymu może być pomocne w leczeniu cukrzycy.

 

Źródło: University of British Columbia, fot. Molecular Biotechnology of the Austrian Academy of Sciences