Микрофлюидное устройство фиксирует процесс деления кровеносных сосудов в действии.

от

Несколько месяцев Сабрина Стэплз смотрела на силиконовый чип размером не больше почтовой марки, пытаясь заставить клетки сделать нечто удивительное. Но каждый раз, когда она загружала своё деликатное микрофлюидное устройство клетками, туда проникал одиночный пузырь, разрушая клетки и губя эксперимент.

«Часто перед сном я представляла себя в канале, искала источник этих пузырей», — сказала она. «Я знала, что если разгадаю эту загадку, мы наконец заставим модель работать и увидим то, чего раньше никто не видел».

Её решимость принесла плоды. Когда пузыри исчезли, в фокусе оказался давно незамеченный биологический процесс.

Стэплз, кандидат наук в области медицинской биофизики, стала первым автором исследования, опубликованного в Proceedings of the National Academy of Sciences. Работа открывает новые горизонты в понимании того, как кровеносные сосуды растут путём деления пополам.

Процесс, называемый инвагинационным ангиогенезом (ИА), — менее известная форма роста кровеносных сосудов, дополняющая классический «прорастающий» ангиогенез, о котором многие из нас узнают на уроках биологии. Вместо того чтобы выращивать новые сосуды, как ветви дерева, ИА расщепляет уже существующий сосуд. Это быстрее, эффективнее и удивительно мало изучено.

«Как научное сообщество, мы сосредоточили свои усилия на прорастании», — сказала Стэплз. «Но мы подчеркнули, что ИА более распространён, чем предполагает ограниченное его изучение, и встречается при ранах, раковых опухолях и даже чрезмерно в лёгких пациентов, умерших от COVID-19».

Это отчасти потому, что ИА сложно изучать и наблюдать в живых организмах. Поэтому Стэплз и её коллеги в лаборатории доктора Джеффри Пикеринга создали «сосуд-на-чипе» — прозрачный микроканал, выстланный человеческими эндотелиальными клетками и заполненный питательной средой для культивирования клеток, имитирующей настоящие кровеносные сосуды. Хитрость заключалась в том, чтобы построить канал вплотную к стеклянному покровному стеклу — достаточно близко, чтобы зафиксировать тонкие клеточные движения с помощью микроскопии высокого разрешения.

То, что они увидели, поразило их: клетки выстраивались отдельно от своих соседей, а затем соединялись мостиками через просвет сосуда — прелюдия к делению. Такое поведение клеток фиксировали в отдельные моменты времени, но никогда не ловили в действии.

Результаты дают новое представление о том, как кровеносные сосуды реорганизуются, и предполагают, что ИА может стать мощной мишенью для терапий, направленных на стимулирование или остановку роста сосудов. Стэплз надеется, что её открытия станут стимулом для дальнейших исследований регуляции ИА и помогут переосмыслить подходы учёных к сложным человеческим моделям in vitro — инструментам, позволяющим исследователям изучать биологические процессы вне тела.

«Теперь, когда мы можем смоделировать этот процесс на чипе, мы сможем более надёжно задавать следующий набор вопросов и с большим контролем», — сказала она.

Только что защитив свою кандидатскую диссертацию, Стэплз планирует карьеру в фармацевтической и биотехнологической отраслях, надеясь продвинуть разработку лекарств, нацеленных на сосудистые заболевания и инсульт.

«В глубине души я — сосудистый биолог», — сказала она. «Кровеносные сосуды — важная часть почти каждой ткани — кожи, скелетных мышц, мозга, — поэтому, когда они не работают, ничего другое на самом деле не работает».

Предоставлено Университетом Западного Онтарио.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте