Поскольку спасательные применения возможны как для ингибирования, так и для ускорения образования новых кровеносных сосудов, необходимо более фундаментальное понимание того, что регулирует ангиогенез. Теперь исследователи из Пенсильванского, Бостонского и Гарвардского университетов обнаружили порог, выше которого жидкость, протекающая через стенки кровеносных сосудов, вызывает прорастание новых капилляров.
Это открытие может помочь проложить путь к лекарствам для борьбы с раком, лечению затвердевших кровеносных сосудов, обнаруживаемых при сердечно-сосудистых заболеваниях, артросклерозе, или даже к выращиванию синтетических органов в лаборатории.
Исследованием руководили постдокторант Питер Гали с кафедры биоинженерии Школы инженерии и прикладных наук Пенсильвании и Кристофер Чен, тогдашний профессор биоинженерии в Пенсильвании, который сейчас работает в Бостонском университете и является ассоциированным преподавателем Биологического института Висс. Вдохновленная инженерия в Гарвардском университете.
Они сотрудничали с Дюк-Хай Нгуеном, Колином Чоем и Дэниелом Коэном, всеми членами лаборатории Чена, и профессором Полом Джанми, также с кафедры биоинженерии, а также с кафедрой физиологии Медицинской школы Перельмана Пенна.
Их исследование было опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Эксперименты команды включали устройства «кровеносный сосуд на чипе», в которых используется микрожидкостная технология для моделирования процессов, которые обычно происходят глубоко в тканях. Они обнаружили, что клетки, выстилающие каждый искусственный сосуд, прорастают с образованием новых сосудов, когда сила, оказываемая потоком жидкости через сосуд, превышает определенный порог.
«Эти результаты показывают, что наши кровеносные сосуды могут ощущать, когда кровоток превышает их пропускную способность, и реагировать, производя дополнительные сосуды по запросу», — объяснил Чен. «Возможно, однажды мы сможем воспользоваться этой реакцией, чтобы ускорить отрастание сосудов там, где это необходимо, например, после сердечного приступа."
Во время своих экспериментов исследователи контролировали поток жидкости внутри искусственного сосуда и, в конечном итоге, место прорастания новых сосудов, изменяя форму и ориентацию тонких игл, размещенных внутри коллагенового геля, содержащего каждый сосуд. Используя математическую модель, они предсказали точные места вдоль сосуда, где сила превышала порог прорастания, тем самым определив место, где будут формироваться новые сосуды.
Теперь исследователи стремятся провести новые эксперименты, призванные выяснить, как клетки воспринимают этот механический порог.
«Следующим логическим шагом будет определение молекулярного механизма, лежащего в основе этого явления, — сказала Гали, — какие белки задействованы и как они могут быть нацелены на новые лекарственные препараты."
Их работа финансировалась Национальным институтом здравоохранения и Центром инженерных ячеек и регенерации Пенсильванского университета, где Чен был директором-основателем.