С помощью иповых технологий создан орган для изучения преждевременного старения

  • 10 марта, 2017
    0 Comments

    Международная группа ученых разработала искусственный орган, который позволяет выяснить, как клетки сосудов реагируют на их сокращения в норме и при заболеваниях. С его помощью они выяснили, что при одном из генетических заболеваний, сопровождающихся преждевременным старением (прогерии Хатчинсона-Гилфорда), механическое растяжение клеток приводит к их воспалению. Отчет об исследовании опубликован в журнале Small.

    Прогерия Хатчинсона-Гилфорда — чрезвычайно редкое врожденное заболевание (не более 80 случаев во всем мире), при котором из-за мутации гена возникает дефект белка ламина А, входящего в состав оболочки клеточного ядра. Это приводит нарушению репарации ДНК, другим биохимическим дефектам и, как следствие, к стремительному старению организма, которое начинается в детском возрасте. Такие пациенты задерживаются в росте, у них деформированный скелет, морщинистая кожа, атрофичная подкожная клетчатка, быстро развиваются нарушения обмена веществ, поражение миокарда и атеросклероз. Средняя продолжительность жизни составляет 13 лет, причиной смерти, как правило, становятся сердечно-сосудистые заболевания.

    Сильнее всего подвержены ускоренному старению клетки сосудистых стенок, которые постоянно расширяются и сокращаются под действием пульсовых волн, причем если в норме гладкомышечные клетки сосудов растягиваются на девять процентов, то при патологии этот показатель может доходить до 15 процентов. Какую роль в старении клеток играет подобная динамичная среда, до сих пор было известно недостаточно. Животные модели полохо подходят для изучения этого процесса, поскольку условия в сосудах и связанные со старением молекулярные изменения у них не полностью соответствуют человеческим.

    Чтобы разобраться в этом вопросе, сотрудники Массачусетского технологического института с коллегами из США, Португалии, Нидерландов и Франции создали "орган-на-чипе", который симулирует естественные движения сосудистой стенки в различных условиях. Устройство из полидиметилсилоксана имеет размеры 40×18 миллиметров и состоит из двух камер, разделенных эластичной перегородкой. Одна из камер содержит прямой канал размером 25×1 миллиметр, покрытый фибронектином для адгезии клеток и выполняющий роль кровеносного сосуда, через который пропускают питательную жидкость. Другая представляет собой замкнутую полость, в которой циклически создается отрицательное давление в пределах от 0 до 50 килопаскалей, что имитирует сокращения и растяжения сосуда.

    Ученые заселили «сосуд» гладкомышечными клетками, дифференцированными из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, которые получили из фибробластов здоровых людей и пациентов с прогерией, после чего подвергли их цикличным растяжениям. Уже через 24 часа клетки начали выстраиваться перпендикулярно направлению механической силы и соединяться друг с другом, как в живом кровеносном сосуде.

    Выяснилось, что в здоровых клетках и физиологическое, и патологическое растяжение привело к уменьшению уровня ламина А. В отличие от них, в клетках пациентов с прогерией физиологическое растяжение приводило к небольшому повышению уровня дефектного варианта этого белка — прогерина, а патологическое — к снижению экспрессии прогерина и повышению — нормальной формы ламина А.

    Кроме того, оказалось, что накопление прогерина приводит к увеличению механочувствительности гладкомышечных клеток и, как следствие, воспалительному ответу в них. В частности, в клетках с дефектным геном циклическое 16-процентное растяжение вызывало повышенную экспрессию маркеров воспаления IL6, IL1B и JUN, маркера гипертонического повреждения сосудов CAV1, а также рост числа повреждений ДНК, чего не наблюдается при культивировании без механической нагрузки и в здоровых клетках. В эксперименте с органом-на-чипе ученым удалось обратить подобный воспалительный ответ в дефектных клетках противоатеросклеротическим препаратом ловастатином и экспериментальным ингибитором фарнезилтрансферазы лонафарнибом, подавляющим синтез прогерина.

    Рост здоровых (сверху) и дефектных гладкомышечных клеток сосудов без динамических нагрузок и при патологическом растяжении

    «Созданная платформа подходит для изучения роли биомеханики в сосудистой биологии, в частности в условиях заболеваний сосудов и старения, при этом облегчая поиск новых лекарств и мишеней для терапии», — пишут авторы работы.

    Оригинал: Олег Лищук https://nplus1.ru/news/2017/03/06/progeria-on-chip

     

  • Экспертная колонка

    17 февраля 2020
    Выращивание новых органов из стволовых клеток, генная терапия, редактирование генома, клонирование, генетически модифицированные организмы... Наверное, нет сегодня более горячих и актуальных тем, чем эти. В то же время трудно найти темы, которые бы сопровождались таким количеством мифов, как вышеперечисленные. Внести ясность в эту сложную и интересную проблематику мы попросили академика Всеволода Арсеньевича Ткачука, декана факультета фундаментальной медицины, директора Института регенеративной медицины МГУ им. М.В. Ломоносова.
  • Видео недели

    Компания Abcam за 2 минуты познакомит вас с основными прорывами в области биомедицины за последние 20 лет. 

  • Twitter лента