Alexander Vitkovski (alev_biz) wrote,
Alexander Vitkovski
alev_biz

Создан орган-на-чипе для изучения преждевременного старения

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.

Создан орган-на-чипе для изучения преждевременного старения
Общий вид сосуда-на-чипе

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 плохо подходят для изучения этого процесса, поскольку условия в сосудах и связанные со старением молекулярные изменения у них не полностью соответствуют человеческим.

Создан орган-на-чипе для изучения преждевременного старения
Ребёнок с прогерией

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.

«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.

Недавно ученым удалось обратить старение и продлить жизнь мышей с моделью прогерии временным «включением» факторов транскрипции, преобразующих зрелые клетки в стволовые (так называемых факторов Яманаки по имени нобелевского лауреата, разработавшего технологию получения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток).

Автор: Олег Лищук





Ссылка на источник

Subscribe
Buy for 20 tokens
Глядя на своих детей, каждый из нас рад и спокоен, когда они здоровы, когда смеются, бегают, играют. Когда им не больно. Но есть те, кто видит боль своих детей каждый день, боится отвести глаза, чтобы не потерять своего ребенка, борется за его жизнь. Ирина и Николай Османовы просят Вас о…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments