Технология в действии: специалисты MIT контролируют процесс прорастания новых капилляров с помощью регулируемого механического растяжения. Это открытие поможет решить проблему приживаемости имплантов. Автор: MIT Источник: phys.org

Команда ученых под руководством доцента кафедры машиностроения Риту Раман собрала устройство напоминающее «кровеносный сосуд на чипе», размером меньше почтовой марки. В центр чипа поместили гидрогель с питательными веществами и вмонтированным в него небольшим магнитом, а внутри геля сформировали полый канал, выстланный живыми эндотелиальными клетками человека — теми же клетками, из которых формируются сосуды в организме. Заняв форму канала, клетки начали давать боковые отростки — зачатки новых капилляров.

Затем чип поместили под моторизованную платформу с подвижными внешними магнитами, которые притягивали и смещали встроенный в гель магнит, тем самым растягивая ткань в разных направлениях и с разной интенсивностью. Эксперименты показали: без стимуляции сосуд давал единичные отростки в случайных местах, тогда как регулярное «встряхивание» заметно увеличивало их число. Растяжение на 5% ширины геля стимулировало рост большого количества новых сосудов, а растяжение на 15% сокращало их число, но увеличивало длину каждого. При изменении направления воздействия новые капилляры меняли траекторию роста вслед за ним.

Чтобы научно объяснить данный механизм, исследователи обратились к гену PIEZO1, кодирующему ионный канал, реагирующий на механическое давление; за его открытие в 2021 году Ардем Патапутян получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине. После подавления гена PIEZO1 в эндотелиальных клетках количество новых сосудов при той же механической стимуляции заметно снизилось, что подтвердило роль этого канала в передаче механического сигнала клеткам.

По мнению ведущего автора исследования Риту Раман, возможность управлять ростом кровеносных сосудов просто подвергая их физическому воздействию открывает путь к массовому производству полноценных живых органов и тканей в лабораториях. Это позволит без труда создавать импланты для людей, переживших тяжелые травмы или серьезные болезни. В ближайших планах научной группы (куда входит и Джессика Шах) — протестировать технологию на искусственных мышцах, снабдив их разветвленной кровеносной системой. Данный проект реализуется в тесном сотрудничестве с учеными из Гарвардского университета.