Молекулярный код стимулирует клетки-первопроходцы строить кровеносные сосуды в организме
Сердечно-сосудистые заболевания, включая инсульт и инфаркт миокарда, являются ведущей причиной смертности в мире, на них приходится более 18 миллионов смертей в год. Команда исследователей KIT идентифицировала новый тип клеток в кровеносных сосудах, ответственный за рост сосудов.
Это открытие может позволить разработать новые терапевтические стратегии для лечения ишемических сердечно-сосудистых заболеваний, то есть болезней, вызванных сниженным или отсутствующим кровотоком. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Роль сосудов и проблема реваскуляризации
Обширная сеть кровеносных сосудов распределяет кровь по органам, обеспечивая активные клетки достаточным количеством кислорода и питательных веществ. Закупорка сосудов и нарушение доставки кислорода могут вызвать гибель нейронов или клеток сердца, приводящую к инсульту или инфаркту.
Реваскуляризация, то есть восстановление кровоснабжения и стимуляция регенерации тканей, требует функциональных сосудов. Однако вопрос о том, как эффективно реваскуляризировать органы, остается нерешенной клинической проблемой. Поскольку каждый орган выполняет свою функцию, паттерны ветвления сосудов уникальны для каждого органа (органотипичны).
Открытие клеток-первопроходцев
Ученые KIT под руководством профессора Фердинанда ле Нобла обнаружили, что ключевой элемент, определяющий вариабельность сосудистого ветвления в зависимости от органа, — это активация нового типа сосудистых клеток, названных эндотелиальными L-tip клетками или клетками-первопроходцами. Эти клетки находятся во внутреннем слое, выстилающем сосуды, — эндотелии.
С помощью современных методов визуализации ученые выяснили, что клетки-первопроходцы перемещаются внутри стенки сосуда. Как только они вступают в контакт со специфическими сигналами, производимыми клетками окружающего органа, они начинают формировать новые кровеносные сосуды.
Молекулярный код определяет место и время роста сосудов
Для выявления источника сигналов и механизма их восприятия ученые использовали метод single cell sequencing (секвенирование отдельных клеток).
Доктор Летиция Прео, первый автор статьи, объясняет: «Этот метод сочетает детальное РНК-секвенирование отдельных клеток с биоинформатическим анализом и позволяет точно идентифицировать подтипы клеток и молекулы, которые эти клетки производят для межклеточной коммуникации. С его помощью мы обнаружили, что паттерн формирования сосудов закодирован определенным набором молекул, которые могут быть восприняты только подмножеством эндотелиальных клеток, чтобы стимулировать рост сосудов».
Клетки ткани производят органоспецифичный набор молекул, который содержит инструкцию о том, как построить новый сосуд в данном конкретном месте и в данное время. Когда клетка-первопроходец воспринимает и расшифровывает этот специфический молекулярный код от ткани, она инициирует процесс роста сосуда.
Основы для новых терапевтических подходов
Оказалось, что несколько органоспецифичных молекул кода роста сосудов являются мишенями для лекарств, то есть реагируют на внешне добавленные химические вещества.
Профессор Фердинанд ле Нобл говорит: «Чтобы исследовать терапевтические возможности, мы сотрудничаем с химиками, специалистами по тканевой инженерии и искусственному интеллекту (ИИ) на платформе 3ROCKIT Центра медицинских технологий, недавно созданного в KITHealthTech. Мы надеемся идентифицировать новые «умные» молекулы для воздействия на процесс роста сосудов, которые могут помочь пациентам, страдающим от ишемических сердечно-сосудистых заболеваний, таких как инфаркт миокарда и инсульт, а также от некоторых форм рака».