«Открытие способов возвратить зрелые клетки ‘подобному основе’ государству, которое может дифференцироваться во многие различные типы ткани, принесло огромный потенциал к области основанной на клетке регенеративной медицины, но проблема получения функциональных клеток от этих iPSCs все еще остается», говорит Рэкеш Джэйн, доктор философии, директор Лаборатории Стила для Биологии Опухоли в MGH и co-ведущем-авторе исследования. «Наша команда развивала эффективный метод произвести сосудистые предшествующие клетки от человеческого iPSCs и использовала их, чтобы создать сети спроектированных кровеносных сосудов у живущих мышей».Способность восстановить или восстановить кровеносные сосуды могла иметь решающее значение в лечении сердечно-сосудистого заболевания – который продолжает быть причиной смерти номер один в США – и другие условия, вызванные травмой кровеносного сосуда, такие как сосудистые осложнения диабета. Кроме того, обеспечение сосудистой поставки недавно произведенной ткани остается одним из самых больших барьеров, стоящих перед усилиями построить твердые органы через разработку ткани.
Несколько предыдущих исследований произвели от iPSCs типы клеток, требуемых построить кровеносные сосуды – эндотелиальные клетки, что суда линии и клетки соединительной ткани, которые оказывают структурную поддержку – но те клетки не могли сформировать длительные суда, однажды введенные в модели животных. «Самая сложная задача, с которой мы столкнулись во время ранней фазы этого проекта, устанавливала надежный протокол, чтобы произвести линии эндотелиальной клетки, которые произвели большие количества предшествующих клеток, которые могли произвести сильные, длительные кровеносные сосуды», говорят co-ведущий-автор Дэй Фукумура, Мэриленд, доктор философии, также Steele Lab.Команда MGH приспособилась, метод первоначально раньше получал эндотелиальные клетки из человеческих эмбриональных стволовых клеток (hESCs). Но в то время как тот метод использовал единственный маркер белка, чтобы опознать сосудистых прародителей, исследователи разобрались в iPSC-полученных клетках, которые выразили не только что белок, но также и два других маркера белка сосудистого потенциала.
Они тогда расширили то население, использующее систему культуры, которую члены команды ранее разработали, чтобы дифференцировать эндотелиальные клетки от hESCs и подтвердили, что только iPSC-полученные клетки, выражающие все три маркера, произвели эндотелиальные клетки с полным потенциалом формирующихся кровеносных сосудов.Чтобы проверить возможность тех клеток произвести функциональные кровеносные сосуды, они внедрили на поверхность мозгов мышей комбинацию iPSC-полученных эндотелиальных предшествующих клеток, выражающих эти три маркера мезенхимальными предшественниками, которые производят существенные структурные клетки. В течение двух недель внедренные клетки сформировали сети политых кровью судов, которые, казалось, функционировали, а также смежные естественные суда и продолжали функционировать столько, сколько 280 дней у живущих животных. В то время как внедрение объединенного предшествующего населения под шкурой животных также произвело функциональные кровеносные сосуды, это потребовало внедрения в пять раз большего количества клеток, и суда были недолгими, наблюдение, согласовывающееся с предыдущими исследованиями команды поколения судна в этих двух местах.
Поскольку пациенты с диабетом 1 типа (T1D), который может повредить кровеносные сосуды, могли извлечь выгоду из способности сделать новые кровеносные сосуды, исследователи хотели определить, мог ли бы iPSCs, полученный из клеток таких пациентов, помочь произвести функциональные кровеносные сосуды. Как с клетками от здоровых людей, предшественники, полученные из T1D-iPSCs, смогли произвести функциональные, длительные кровеносные сосуды. Однако исследователи отмечают, различные линии T1D-iPSCs – включая различные линии, полученные от того же самого пациента – показали различия в производящем клетку потенциале, указав на потребность лучше понять основные механизмы.
«Возможное применение iPSC-произведенных кровеносных сосудов широко – от восстановления поврежденных судов, поставляющих сердце или мозг к предотвращению потребности ампутировать конечности из-за сосудистого осложнения диабета», говорят автор co-лидерства Реха Сэмюэль, Мэриленд, Лаборатории Стила, теперь в христианском Медицинском Колледже, Веллуру, Индия. «Но сначала мы должны иметь дело с такими проблемами как изменчивость iPSC линий и долгосрочных проблем безопасности, вовлеченных в использование этих клеток, которые обращаются исследователями во всем мире. Нам также нужны лучшие способы разработки определенный тип эндотелиальной клетки, необходимой для определенных органов и функций».Дополнительными авторами co-лидерства PNAS Ранний Выпуск является Шань Ляо, доктор философии, и Трупти Ваедам, доктор философии, Лаборатории Стила, и Лоуренса Дээрона, доктора философии, Институт Стволовой клетки Гарварда.
Дополнительные соавторы – Валид С Камоун, доктор философии, Ана Батиста, доктор философии, Ксиэоксинг Ен, доктор философии, Патрик О, доктор философии, и Дэн Дуда, DMD, доктор философии, вся Лаборатория Стила; Криста Буекер и Ричард Шафер, Мэриленд, Институт Стволовой клетки Гарварда, и Дэвид Скэдден, Мэриленд, Центр MGH Регенеративной Медицины. Поддержка исследования включает гранты от Национальных Институтов Здоровья и Института Стволовой клетки Гарварда.