Исследовательская команда POSTECH во главе с профессором Чо Дон Ву разработала экстракорпоральную модель атеросклероза, используя методы клеточной печати.
Экстракорпоральная модель атеросклероза, разработанная с использованием методов клеточной печати [Предоставлено Postech]
Если старые водопроводные трубы заржавели или внутри них накапливаются посторонние вещества, их внутренность становится узким или заблокированным, что приводит к прорыву труб. Кровеносные сосуды человеческого тела тоже имеют подобные свойства, а атеросклероз - это заболевание, при котором холестерин осаждается на внутренней мембране кровеносных сосудов, вызывая размножение эндотелиальных клеток и последующему сужению или закупориванию кровеносных сосудов. Для наблюдения за такими сосудами необходимы прецизионные тесты, такие как КТ и МРТ, но южнокорейские исследователи разработали искусственную модель артериального сосуда, которая позволяет им наблюдать атеросклероз вне тела.
Чо Дон Ву, профессор машиностроения в Университете науки и технологий Пхохана (POSTECH), и Чан Джин А, профессор конвергенции инженерии с инновационными информационными технологиями, объявили 18 января, что им удалось в различных формах создать функциональные артериальные кровеносные сосуды, состоящих из множества клеточных слоев. Результаты опубликованы в международном журнале «Advante Fengational Materials».
Атеросклероз - типичное сердечно-сосудистое заболевание, в первую очередь вызываемое воспалительными реакциями, вызванными дислипидемией в суженных или искривленных участках артериальных кровеносных сосудов. В настоящий момент используются различные модели «in vitro» для наблюдения за атеросклерозом, но все еще сложно реконструировать фактическую микросреду атеросклероза «in vitro», такие как сосуществование нескольких слоев клеток или возникновение турбулентности на небольших участках сосуды.
На самом деле кровеносные сосуды, особенно крупные артерии, не являются просто полыми трубками – они представляют собой сложные ткани с эндотелиальными клетками, мышечными слоями и соединительной тканью. В частности, было еще сложнее определить динамические характеристики кровотока и его влияние на возникновение заболевания в зависимости от различных анатомических структур кровеносных сосудов.
До сих пор методы биопечати позволяли создавать трехмерные структуры, аккуратно укладывая материалы с сопла принтеров на ровный пол, помещенный в воздухе. Тем не менее команда пошла еще дальше и разработала технологию «внутриванной коаксиальной клеточной печати», которая позволяет укладывать материалы с сопла внутри ванны с биочернилами, создавая более структурно стабильный, трехслойный кровеносный сосуд.
Используя эту технологию, команда создала функциональные артериальные сосуды, состоящие из трех слоев клеток - эндотелиальный слой, мышечный слой и слой фибробластов, причем в различных геометрических формах. Еще им удалось идентифицировать динамические изменения кровотока из-за структурной специфики кровеносных сосудов и демонстрировать, что турбулентность крови, образующаяся в узких (стенозных) и искривленных сосудах, вызывает дисфункцию эндотелиальных клеток.
Исследовательская группа также доказала эффективность модели в качестве платформы для тестирования лекарств путем нанесения аторвастатина, препарата для лечения сосудистых заболеваний. В процессе ученые зафиксировали активизацию эндотериальных клеток, хемотаксис белых кровяных тельцов, действие фагоцитов и экспрессию генов, связанных с изменением уровня холестерина.
«Экстракорпоральная модель атеросклероза, созданная с помощью технологии внутриванной коаксиальной клеточной печати, позволяет идентифицировать динамические изменения кровотока от структурных особенностей кровяных сосудов, а также активацию сосудов из-за химических и физических раздражителей», - сказал профессор Чо Дон Ву. «Это может стать многообещающей платформой для поиска эффективных лекарств и методов лечения».
nbgkoo@heraldcorp.com