Исследователи изучают уникальное морское животное для понимания сосудистой системы человека

На первый взгляд, Botryllus schlosseri (звездчатая асцидия) довольно невзрачен. Этот небольшой прозрачный морской организм, распространенный у побережья Калифорнии, колонизирует погруженные поверхности — лодки, доки и даже других животных. Однако он представляет собой больше, чем просто скромный "нахлебник".

Будучи беспозвоночным, близкородственным человеку, он обладает характеристиками, которые сделали его объектом межкампусного исследовательского проекта Калифорнийского университета (UC), направленного на лидерство в изучении сосудистой механики и, как следствие, сердечно-сосудистых заболеваний — причины каждой четвертой смерти в штате.

UC выделил $300 000 на пилотный проект в рамках программ Multi-Campus Research Programs and Initiatives (MRPI). Исследование возглавляет Меган Валентайн из UCSB совместно с партнерами из UCLA и UC Irvine.

Фокус на сосудистой механике и механической биологии

Проект сосредоточен на сосудистой механике и механической биологии звездчатой асцидии. Механическая биология изучает, как физические силы и изменения механических свойств клеток и тканей влияют на развитие, дифференцировку клеток, физиологию и болезни.

Хотя эволюционная связь с человеком близка, сосудистая механика этого организма ранее не изучалась. "Многие открытия о важных для сосудов человека белках оказываются релевантными и для этой модели", — отмечает Валентайн.

Уникальная анатомия как преимущество

Botryllus schlosseri обладает простой, но уникальной анатомией: его сосудистая система расположена снаружи. При обработке препаратом, нарушающим сшивку коллагена (на него он реагирует подобно человеку), происходит ретракция (сокращение) сосудистой структуры. Этот процесс хорошо виден под микроскопом и даже невооруженным глазом.

"Мы получаем мгновенную визуальную обратную связь от живого организма, — объясняет Валентайн. — Мы можем манипулировать сосудами: растягивать их или прикладывать силы, чтобы понять механику процесса. Препарат влияет не на сосуды напрямую, а на матрикс, в котором они находятся, размягчая его. И когда сосудистая система получает этот сигнал о размягчении, она сокращается".

Долгосрочные цели и обучение

Долгосрочная цель — создать инфраструктуру для консорциума биологов и инженеров, чтобы исследовать, как кровеносные сосуды "решают", когда расти или сокращаться, и как управлять этими процессами для борьбы с сердечно-сосудистыми заболеваниями, макулодистрофией и раком.

Проект также изучает роль фагоцитов — клеток, которые уничтожают ненужные ткани при ретракции сосудов. Внешнее расположение сосудистой системы открывает уникальные возможности для визуализации и анализа.

Важной частью проекта MRPI является обучение студентов. Студенты UCSB, обучающиеся инженерии, будут работать с коллегами из UCI и UCLA, обладающими опытом в исследованиях на классических модельных животных и клинических испытаниях. Новый летний курс позволит студентам проводить исследования в UCSB и изучать биоинформатику в UCLA.

"Самое замечательное в этой системе — ее доступность; кровеносные сосуды можно потрогать пальцами, — говорит Энтони Де Томазо из UCSB. — Поскольку ретракция сосудов происходит быстро (за 16 часов), студенты могут быстро освоить многие экспериментальные процессы и делать совершенно новую науку".