Обычно, когда медицинские эксперты говорят, что шпинат полезен для вашего сердца, это означает, что употребление листьев этого растения может снизить риск сердечно-сосудистых заболеваний, но исследователи из Вустерского политехнического института (WPI) в Массачусетсе пошли в этом гораздо дальше.
В ходе исследования, которое сегодня доступно в интернете, а вскоре будет опубликовано в майском номере печатного издания журнала Biomaterials, студент-выпускник WPI Джошуа Гершлак и его коллеги показали, что им удалось создать рабочую человеческую сердечную мышцу с использованием листовидных материалов из шпината.
Они использовали метод децеллюляризации (удаление клеток из ткани с сохранением внеклеточного матрикса), сохранив трехмерную структуру ткани листьев шпината, изолировав его внеклеточный матрикс, а затем добавили в него человеческие эндотелиальные клетки (клетки, выстилающие кровеносные сосуды). Эти клетки «колонизировали» внутренние поверхности ткани растения, и в итоге стволовые клетки и кардиомиоциты (клетки сердечной мышцы) стали прикрепляться к внешним поверхностям
Ранее National Geographic сообщал, что ученые разработали способ создания в большом объеме тканей человека в лаборатории с использованием 3D-печати, до сих пор такая технология не могла успешно воспроизвести крошечные хрупкие кровеносные сосуды, необходимые для здоровья этих тканей.
«Главным ограничивающим фактором для тканевой инженерии является отсутствие сосудистой сети. Без сосудов у вас будет массовое отмирание тканей», - рассказал Гершлак в видеоролике, посвященном исследованию.
Работа его команды использовала разветвленную сеть вен, присущую листьям, чтобы воспроизвести то, как кровь проходит через сосудистую сеть в ткани человека.
Этот научный прорыв потенциально мог бы обеспечить новый, лучший способ восстановления поврежденных органов, не говоря уже о том, чтобы улучшить тканевую инженерию, предоставив ученым новый путь для развития сосудистой системы. Но поражает, как вообще возможно превратить шпинат в сердечную мышцу?
Ключ, объясняют авторы исследования, заключается в том, что удаление растительных клеток из листьев шпината оставляет в каркасе из целлюлозы биосовместимый материал, который часто используется в регенеративной медицине для конструирования костной ткани или хряща. Когда человеческие клетки были добавлены в каркас, это позволило им расти и окружать сетью жилок лист.
После того, как трансформация была завершена, исследователи посылают жидкость и микроскопические шарики через сосудистую сеть, успешно демонстрируя, что система способна транспортировать белые и красные кровяные клетки. Хотя команда Гершлака предупредила, что их исследования все еще находятся на ранних стадиях, они по-прежнему оптимистично оценивают их потенциал.
«Нам предстоит еще много работы, но пока это все очень многообещающе, - сказал в своем заявлении автор доклада доктор Гленн Годетт, профессор биомедицинской инженерии в WPI. -Адаптация растений, которые фермеры широко выращивали в течение тысяч лет, для использования в тканевой инженерии, может решить множество проблем, ограничивающих эту сферу».
«Используя доброкачественную химию растительных тканей, мы могли бы решить преодолеть ограничения и снизить высокую стоимость синтетических сложных композиционных материалов, - пишут авторы исследования. - Растения можно легко выращивать, используя известные сельскохозяйственные практики и контролируемую среду. Объединив экологически чистую растительную ткань с децеллюляризацией на основе перфузии (снабжение кровью тканей), мы показали, что может быть устойчивое решение для снабжения сосудами каркасов искусственно созданных тканей».
Фото: WPI
Видео: WPI / TouTube