Новая методика лечения диабетической ангиопатии стволовыми клетками

Канадские учёные создали уникальную технологию выращивания кровеносных сосудов из стволовых клеток человека. Данная методика может стать передовым подходом в лечении диабета.

Одним из самых распространённых осложнений сахарного диабета является диабетическая ангиопатия — поражение сосудов, характеризующееся утолщением базальной мембраны. В результате этого ухудшается транспорт кислорода и питательных веществ к клеткам и тканям, что приводит к множеству проблем со здоровьем, начиная от почечной недостаточности и слепоты и заканчивая сердечными приступами, инсультами и заболеваниями периферийных артерий, приводящих к ампутациям.

В статье, опубликованной 16 января 2019 года в Nature, исследователи из Университета Британской Колумбии (University of British Columbia, UBC), Канада, подробно описывают, как им удалось вырастить из стволовых клеток органоиды кровеносных сосудов человека.

Органоид представляет собой трехмерную структуру, выращенную из стволовых клеток, которая имитирует орган и может быть использована для изучения аспектов этого органа в чашке Петри.

«Способность создавать из стволовых клеток органоиды кровеносных сосудов человека может стать поворотным моментом в исследованиях», — говорит старший автор работы Йозеф Пеннингер (Josef Penninger), директор Института наук о жизни UBC и директор-основатель Института молекулярной биотехнологии Австрийской академии наук (Institute for Molecular Biotechnology of the Austrian Academy of Sciences, IMBA).

«Каждый орган нашего тела связан с системой кровообращения. Это может потенциально позволить исследователям разгадать причины и методы лечения различных сосудистых заболеваний от болезни Альцгеймера, сердечнососудистых заболеваний, проблем заживления ран, инсульта, рака до, конечно же, диабета».

По всему миру около 420 миллионов человек страдает от диабета. Многие симптомы данного заболевания являются результатом изменений кровеносных сосудов, которые приводят к нарушению кровообращения и кислородного обеспечения тканей. Несмотря на свою распространенность, о сосудистых изменениях, возникающих при сахарном диабете, известно очень мало. Это ограничение замедляет разработку столь необходимого лечения.

Чтобы решить эту проблему, Пеннингер и его коллеги создали новаторскую модель: трехмерные органоиды кровеносных сосудов человека, выращенные в чашке Петри. Эти так называемые «органоиды сосудов» можно выращивать из стволовых клеток в лаборатории, с точностью воссоздавая структуру и функцию реальных кровеносных сосудов человека.

Когда исследователи пересадили органоиды кровеносных сосудов мышам, они обнаружили, что они развились в функциональные кровеносные сосуды человека, включающие артерии и капилляры. Открытие показывает, что можно не только сконструировать органоиды кровеносных сосудов из стволовых клеток человека в лабораторных условиях, но и вырастить функциональную сосудистую систему человека при межвидовой трансплантации.

«Самое впечатляющее в нашей работе это то, что мы добились успеха в создании настоящих человеческих кровеносных сосудов из стволовых клеток», — сказал Райнер Виммер (Reiner Wimmer), первый автор исследования и научный сотрудник IMBA. «Наши органоиды в значительной степени напоминают человеческие капилляры даже на молекулярном уровне, и теперь мы можем использовать их для изучения заболеваний кровеносных сосудов непосредственно на ткани человека».

Канадские учёные выращивали кровеносные сосуды в чашке Петри с условиями, имитирующими окружение клеток, характерное при диабете.

«Удивительно, но мы могли наблюдать массивное расширение базальной мембраны в органоидах сосудов», — сказал Виммер. «Это типичное утолщение базальной мембраны поразительно похоже на повреждение сосудов у больных сахарным диабетом».

Затем исследователи занялись поиском химических соединений, которые могли бы блокировать утолщение стенок сосудов. Они обнаружили, что ни одно из используемых в настоящее время диабетических средств не оказывает положительного эффекта на данную патологию.

Однако учёные обнаружили, что определённый фермент — ингибитор γ-секретазы, предотвращает утолщение стенок кровеносных сосудов, по крайней мере, у животных моделей. Они предположили, что блокирование γ-секретазы может использоваться при лечении диабета.

Исследователи сообщают, что результаты могут позволить им определить основные причины сосудистых заболеваний, а также потенциально разработать и протестировать новые методы лечения для пациентов с диабетом.