Лаборатория будущего
Механическая стимуляция может помочь управлять ростом искусственных кровеносных сосудов
Исследователи из MIT обнаружили, что простое механическое воздействие — растяжение и встряхивание — может направлять рост новых капилляров от основной артерии, что открывает путь к созданию организованных сосудистых сетей в искусственных тканях.
Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) разработали метод, позволяющий управлять ростом искусственных кровеносных сосудов с помощью механических воздействий. В эксперименте, описанном в Proceedings of the National Academy of Sciences, они создали «кровеносный сосуд на чипе» — устройство размером меньше почтовой марки, заполненное гелем с питательными веществами и крошечным магнитом. Внутри геля сформировали полый канал, выстланный живыми эндотелиальными клетками, которые образуют стенки сосудов. Когда клетки принимали форму канала, они начинали выпускать новые капилляроподобные отростки.
Помещая устройство под моторизованный столик с подвешенными магнитами, исследователи перемещали магниты в разных направлениях и с разной амплитудой. Оказалось, что простое механическое встряхивание основной артерии стимулирует рост новых капилляров. При растяжении геля на 5% от его общей ширины появлялось много новых сосудов, а при растяжении на 15% — меньше, но они становились длиннее. Изменение направления растяжения заставляло новые сосуды поворачивать и следовать за механическим стимулом.
Чтобы понять механизм этого явления, учёные обратились к гену PIEZO1, который кодирует ионные каналы, реагирующие на механическое давление. В 2021 году за открытие этих каналов была присуждена Нобелевская премия. Когда исследователи подавили активность гена PIEZO1 в эндотелиальных клетках, рост новых сосудов значительно сократился даже при механической стимуляции. Это указывает на то, что PIEZO1 играет ключевую роль в преобразовании механических сигналов в сигналы роста сосудов. В дальнейшем команда планирует использовать этот протокол для создания организованных сосудистых сетей, необходимых для питания искусственных органов и тканей.