Исследователи впервые вырастили функциональную сеть кровеносных сосудов в сантиметровом масштабе

Трансплантация тканей часто требует наличия кровеносных сосудов для доставки кислорода. Для тканевой инженерии создание функциональной сосудистой сети в крупных тканях в лаборатории долгое время было серьёзной проблемой.

Группа исследователей из Университета Делавэра впервые разработала методы выращивания самоорганизующейся, функциональной сети кровеносных сосудов в масштабе, актуальном для использования у человека. Результаты опубликованы в журнале Biomaterials.

В то время как другие группы создавали сети сосудов размером в миллиметры, система из Университета Делавэра работает в сантиметровом масштабе, что необходимо для функциональной замены тканей.

Как построить сеть сосудов

Команда поместила клетки кровеносных сосудов человека в гель из коллагена. Целью было определить физические условия, необходимые для того, чтобы клетки росли, размножались и соединялись, формируя самоорганизующуюся сеть.

Исследователи задались вопросом о фундаментальных начальных условиях системы, которые позволят ей эволюционировать и построить свою архитектуру, подобно тому, как это происходит в организме во время развития.

• Плотность геля: Используя мощный конфокальный микроскоп, группа обнаружила, что плотность (жёсткость) коллагенового геля влияет на поведение клеток и, в конечном итоге, на размер и связность сосудов. Ключ — найти "золотую середину" жёсткости, чтобы соседние клетки могли взаимодействовать, но при этом могли двигаться.
• Управление архитектурой: Команда также обнаружила, что, специфически воздействуя на систему, можно влиять на размер и форму формирующихся сетей сосудов. "От более крупных сосудов до гораздо более мелких микрососудов... мы теперь можем настраивать архитектуру сосудистой сети с помощью начальных параметров", — сказал Джейсон Глегхорн.

Выращенные в лаборатории кровеносные сосуды оказались перфузируемыми, то есть через них могла бы течь кровь без утечки в окружающий гель. Сети сосудов также могут формироваться в гелях различной формы, что делает систему полезной для тканей со сложной геометрией, например, мениска или крупного кожного трансплантата.

Сейчас группа Глегхорна изучает, как формируются сети сосудов, чтобы усовершенствовать систему. Совместно с Бабатунде Огуннайке они описывают математическими формулами, как сосуды формируются и ремоделируются в развивающихся эмбрионах цыплят, с целью применить эти модели к трёхмерным тканеинженерным образцам.