• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
07.08.2023, 16:16
Сергей Васильев
1 463

Австралийские биологи собрали сосуд из отдельных клеток

❋ 5.3

Новая технология позволила получить двухслойные трубки из живых клеток разных типов, аналогичные важнейшим слоям живого кровеносного сосуда. Даже отдельные клетки в них ориентированы в нужном направлении, без чего такой сосуд не сможет работать в теле.

Трехслойная структура сосуда: взгляд художника
Трехслойная структура сосуда: взгляд художника / ©Ziyu Wang, Ella Maru Studio / Автор: Regulus Tremerus

Заменить поврежденный сосуд на искусственный, сделанный из биосовместимых полимеров, возможно далеко не всегда. Прежде всего это касается сосудов, которые обеспечивают кровоснабжение сердца. Поэтому ученые ищут методы, позволяющие вырастить настоящий, полноценный многослойный сосуд из клеток пациента. Важный прорыв в этом направлении удалось сделать команде из Мельбурнского университета, получившей полую трубку из нескольких слоев живых клеток, собранных так же, как в настоящем сосуде. О работе рассказывается в статье, опубликованной в журнале ACS Applied Materials and Interfaces.

Многие больные нуждаются в замене поврежденных кровеносных сосудов. Вместо крупных сегодня можно использовать синтетические трубки. Однако для средних и мелких сосудов (в том числе для коронарных, снабжающих кровью сердце) этот подход не работает: искусственные полимеры быстро «обрастают» тромбами, блокирующими просвет. В таком случае можно позаимствовать не столь важный сосуд из другой части тела и трансплантировать его. Но найти подходящий удается не у всякого пациента.

Идеальным решением могла бы стать технология выращивания живых сосудов из собственных клеток больного. Однако полноценно решить эту задачу пока не удается. Кровеносный сосуд — сложная, многослойная структура, работа которой зависит в том числе от корректной ориентации каждой клетки.

Внутренний слой состоит из клеток эндотелия, образующих волокна, идущие вдоль оси сосуда. Они облегчают ток крови и препятствуют возникновению тромбов. Его окружает промежуточный слой гладкой мускулатуры, клетки которой ориентированы перпендикулярно оси, образуя кольца. Они контролируют диаметр сосуда, регулируя кровоток. Наконец, внешний слой соединительной ткани придает целостность и упругость всей структуре.

Современные технологии позволяют выращивать клетки нужной ткани. Однако ключевой проблемой в получении искусственных сосудов остается правильная ориентация клеток в каждом слое. Решить ее удалось профессору Андреа О’Коннор (Andrea O’Connor) и ее коллегам из Мельбурнского университета.

Получение подложки для внутреннего слоя искусственного сосуда: электроспиннинг полимерных нитей с последующим замораживанием, которое придает им нужное направление
Получение подложки для внутреннего слоя искусственного сосуда: электроспиннинг полимерных нитей с последующим замораживанием, которое придает им нужное направление / ©Alkazemi et al., 2023

Чтобы получить трубчатую основу для выращивания клеток, ученые применили электроспиннинг — вытягивание тончайших полимерных нитей из жидкой струи под действием электрического поля. Такие нити наматывали на катушку из биоразлагаемого поликапролактона. Проблема в том, что этот подход не позволяет контролировать ориентацию нитей на катушке, и они накручиваются, хаотически меняют направление. Выращенные на такой поверхности клетки эндотелия также ориентируются случайно.

Поэтому О’Коннор с соавторами помещали катушку в трубку с водой и замораживали ее. Возникающие в таких условиях кристаллы льда преимущественно ориентированы вдоль оси трубки, и их появление «расправляет» нити полимера, придавая им то же базовое направление. Это направление — вдоль оси будущего сосуда — получали и эндотелиальные клетки, выращенные на такой подложке.

Схема готовой структуры и микрофотографии двух слоев: внешнего (из мышечных клеток) и внутреннего (из клеток эндотелия)
Схема готовой структуры и микрофотографии двух слоев: внешнего (из мышечных клеток) и внутреннего (из клеток эндотелия) / ©Alkazemi et al., 2023

Далее их покрывали слоем гидрогеля — полимера, насыщенного водой. Используя гель с определенной (довольно высокой) мягкостью, ученым удалось добиться того, что выращиваемые на нем мышечные клетки формировали кольца, идущие поперек оси «сосуда». Наконец, слой полимерных нитей и гидрогель естественным образом деградируют.

Авторы статьи подчеркнули, что пока новая технология не позволяет получать полноценные, готовые к трансплантации сосуды. Однако она решает многие важнейшие проблемы, стоящие на пути к этой цели. Ученые собираются продолжить работу и через несколько лет дойти до стадии клинических испытаний, а в итоге — и до практического применения своего подхода.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
17 июля, 18:11
Юлия Тарасова

Новое исследование показало, что реакция псов на объекты и звуки с ТВ-экранов варьируется в зависимости от характера и психологических особенностей питомцев. По мнению специалистов, знание этих деталей может пригодиться при разработке коррекционных программ для собак с проблемным поведением.

17 июля, 14:41
Александр Березин

Полтора десятка лет назад студент из Непала открыл на снимках NASA потоки жидкой воды на четвертой планете. Большинство ученых отреагировало на это с серьезным скепсисом. Одна за одной выходили работы о том, что этого не может быть, ведь давление и температура там слишком низки. Но в новом исследовании показано, почему на самом деле жидкая вода возможна даже в марсианских условиях, то есть открытие потоков там вполне реально.

18 июля, 11:48
Юлия Тарасова

Не секрет, что занятия спортом под музыку приятнее и помогают повысить продуктивность тренировок. В новом исследовании итальянские ученые на примере силовых упражнений показали, какая именно музыка лучше подходит для таких целей.

12 июля, 22:10
Редакция Naked Science

Лето 2025 обещает насыщенную линейку научно-фантастических сериалов на ведущих стриминговых платформах. От адаптаций культовых романов до масштабных космических одиссей — мы отобрали проекты, на которые стоит обратить внимание.

15 июля, 12:45
ПНИПУ

В условиях отсутствия связи (шахты, горы, тайга) критически важна надежная передача данных. Ученые Пермского Политеха разработали цифровую радиостанцию, устойчивую к помехам и физическим препятствиям, включая бетонные стены. Устройство передает данные в двух сетях MANET одновременно, обеспечивая скорость до 300 кбит/с (низкоскоростной канал) и 54 Мбит/с (высокоскоростной). Рация работает как ретранслятор и узел сети, что делает ее незаменимой для спасателей, промышленности и туристов. Ключевые преимущества разработки: помехоустойчивость, дальность связи до 30 километров и работа при -25°C до +55 градусов Цельсия.

15 июля, 11:00
НИУ ВШЭ

В Институте искусственного интеллекта и цифровых наук ФКН НИУ ВШЭ предложили новый подход, основанный на современных методах машинного обучения, для определения генетического происхождения человека. Графовые нейросети позволяют с высокой точностью различать даже очень близкие популяции.

25 июня, 15:19
ФизТех

Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.

2 июля, 11:17
Юлия Тарасова

Результаты эксперимента в США в будущем могут позволить добиться разрешения на использование отработанной конопли в качестве кормовой добавки в животноводстве.

12 июля, 22:10
Редакция Naked Science

Лето 2025 обещает насыщенную линейку научно-фантастических сериалов на ведущих стриминговых платформах. От адаптаций культовых романов до масштабных космических одиссей — мы отобрали проекты, на которые стоит обратить внимание.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Закрыть
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно