Нарушение кровообращения – причина многих серьезных болезней нашего времени. Сердечно-сосудистые заболевания до сих пор остаются главной причиной смертности в развитых странах; сосудистые осложнения при сахарном диабете могут привести к ампутации конечностей. Наконец, специалисты в области тканевой инженерии сталкиваются с тем, что созданные ими искусственные ткани или органы не приживаются в организме реципиента, если в них не развивается система кровоснабжения.
Теоретическое решение проблемы найдено давно – необходимо стимулировать рост новых кровеносных сосудов там, где они необходимы, используя стволовые клетки. Но воплотить это решение на практике чрезвычайно сложно. Серьезный шаг в этом направлении сделали специалисты Массачусетской больницы общего профиля (Бостон, США). В статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, исследователи сообщают, что получили достаточно длинные кровеносные сосуды, используя индуцированные плюрипотентные клетки человека.
Кровеносные сосуды из этих клеток они выращивали в организме мыши так же, как другие исследователи выращивали печень. Сосуды, образованные из этих клеток в мышином организме, исправно функционировали в течение 280 дней.
Индуцированные плюрипотентные клетки получают из зрелых клеток взрослого организма, чаще всего фибробластов. Воздействуя на клетки определенными факторами, их «перепрограммируют» таким образом, что они приобретают способность дифференцироваться в клетки разных типов. За открытие перепрограммирования стволовых клеток взрослого организма в плюрипотентные Джон Гёрдон и Синья Яманака стали лауреатами Нобелевской премии 2012 года по физиологии и медицине. Исследователи разработали эффективный метод получения клеток — предшественников эндотелиальных сосудистых клеток, то есть клеток, выстилающих кровеносные сосуды изнутри. Как они отмечают, главная сложность состояла в том, чтобы получить клетки-предшественники в достаточном количестве. Однако, чтобы «вырастить» сосуд, одного эндотелия недостаточно. Нужна еще соединительная ткань, которая образует каркас сосудистой стенки.
Клетки-предшественники эндотелия, полученные из индуцированных плюрипотентных клеток человека, и мезенхимальные стволовые клетки, которые дают начало соединительной ткани, исследователи пересадили на поверхность мозга мышей. Эту область экспериментаторы выбрали не случайно: на ней удобно наблюдать за развитием сосудов. В течение двух недель пересаженные клетки сформировали сеть кровеносных сосудов, которые исправно функционировали в течение 280 дней, пока длился эксперимент. Ученые пересаживали клетки и под кожу мышей. Сосуды развивались и под кожей, но жили не так долго, и клеток для их образования потребовалось в пять раз больше.
Для трансплантации лучше всего использовать клетки самого пациента. Чтобы проверить, насколько подходят для этих целей ткани человека, ученые получили индуцированные плюрипотентные клетки из материала, взятого у больных диабетом первого типа. (Это заболевание, при котором иммунная система разрушает бета-клетки поджелудочной железы).
Клетки-предшественники, полученные из плюрипотентных клеток пациентов, образовали функциональные, долгоживущие сосуды,
однако разные клеточные линии, в том числе линии, полученные от одного пациента, различаются по своей способности развиваться в клетки эндотелия.
Исследователи планируют продолжить изучение дифференцировки клеток, необходимых для получения кровеносных сосудов, преимущества различных клеточных линий и, главное – вопросов долгосрочной безопасности. Нужно убедиться, что использование стволовых клеток не приведет к нежелательным осложнениям через несколько лет после трансплантации.