Crescere nuovi vasi sanguigni in laboratorio è una sfida difficile, ma un Johns Hopkins team di ingegneri ha risolto un grosso ostacolo: come per spingere le cellule staminali a diventare due diversi tipi di tessuto che sono necessari per costruire reti di piccole vene e arterie.
Soluzione del team è dettagliata in un articolo apparso nel numero di gennaio di 2013 stampa della rivista Cardiovascular Research. L'articolo è stato anche pubblicato recentemente in edizione on line della rivista. Il lavoro è importante perché le reti di nuovi vasi sanguigni, assemblati in laboratorio per il trapianto in pazienti, potrebbe essere un vantaggio per le persone i cui sistemi circolatorio sono stati danneggiati da malattie cardiache, diabete e altre malattie.
"Questo è il nostro obiettivo a lungo termine - per fornire ai medici un nuovo strumento per il trattamento di pazienti che hanno problemi nei gasdotti che portano il sangue attraverso il corpo", ha detto Sharon Gerecht, assistente professore di ingegneria chimica e biomolecolare che ha guidato il team di ricerca. "Trovare il modo di guidare queste cellule staminali a diventare elementi critici per rendere queste reti dei vasi sanguigni è un passo importante."
Nel documento di ricerca nuovo, la squadra Gerecht focalizzata sulla cellule muscolari lisce vascolari, che si trovano all'interno delle pareti dei vasi sanguigni. Due tipi sono stati identificati: sintetici cellule muscolari lisce, che migrano attraverso il tessuto circostante, continuare a dividersi e supportare i vasi sanguigni neoformati, e cellule contrattili muscolari lisce, che restano in vigore, stabilizzare la crescita di nuovi vasi sanguigni e contribuire a mantenere la pressione sanguigna corretta.
Per produrre queste cellule muscolari lisce, laboratorio di Gerecht è stato sperimentato sia con National Institutes of Health-approvato cellule staminali embrionali umane e cellule staminali pluripotenti indotte. Le cellule staminali pluripotenti indotte sono cellule adulte che sono state riprogrammate geneticamente a comportarsi come cellule staminali embrionali. Le cellule staminali sono utilizzati in questa ricerca perché possiedono la potenzialità di trasformarsi in tipi specifici di cellule necessarie per determinati organi all'interno del corpo.
In un precedente studio sotto la supervisione di Gerecht, il suo team è stato in grado di indurre le cellule staminali a diventare un tipo di tessuto che somigliava cellule muscolari lisce, ma non abbastanza comportarsi correttamente. Negli esperimenti, i ricercatori hanno tentato di aggiungere varie concentrazioni di fattore di crescita e siero alle cellule precedenti. Fattore di crescita è il "cibo 'che le cellule consumano, siero è un componente liquido che contiene le cellule del sangue.
"Quando abbiamo aggiunto più del fattore di crescita e di siero, le cellule staminali trasformate in cellule muscolari lisce sintetiche," Gerecht detto. "Quando abbiamo fornito una quantità molto più piccola di questi materiali, sono diventati contrattili delle cellule muscolari lisce."
Questa capacità di controllare il tipo di cellule muscolari lisce formata in laboratorio potrebbe essere fondamentale nello sviluppo di nuove reti vascolari, ha detto. "Quando si sta costruendo un oleodotto per portare il sangue, è necessario le cellule contrattili per fornire la struttura e la stabilità", ha aggiunto. "Ma nel lavoro con i vasi sanguigni molto piccoli, le cellule migranti sintetici possono essere più utile."
Nel cancro, piccoli vasi sanguigni si formano a nutrire il tumore cresce. Il lavoro attuale potrebbe anche aiutare i ricercatori a capire come vasi sanguigni sono stabilizzati in tumori, che potrebbe essere utile nel trattamento del cancro.
"Abbiamo ancora la ricerca molto più a che fare prima di poter costruire nuove reti complete dei vasi sanguigni in laboratorio", Gerecht detto, "ma i nostri progressi nel controllare il destino di queste cellule staminali sembra essere un grande passo nella giusta direzione. "
"Questo è il nostro obiettivo a lungo termine - per fornire ai medici un nuovo strumento per il trattamento di pazienti che hanno problemi nei gasdotti che portano il sangue attraverso il corpo", ha detto Sharon Gerecht, assistente professore di ingegneria chimica e biomolecolare che ha guidato il team di ricerca. "Trovare il modo di guidare queste cellule staminali a diventare elementi critici per rendere queste reti dei vasi sanguigni è un passo importante."
Nel documento di ricerca nuovo, la squadra Gerecht focalizzata sulla cellule muscolari lisce vascolari, che si trovano all'interno delle pareti dei vasi sanguigni. Due tipi sono stati identificati: sintetici cellule muscolari lisce, che migrano attraverso il tessuto circostante, continuare a dividersi e supportare i vasi sanguigni neoformati, e cellule contrattili muscolari lisce, che restano in vigore, stabilizzare la crescita di nuovi vasi sanguigni e contribuire a mantenere la pressione sanguigna corretta.
Per produrre queste cellule muscolari lisce, laboratorio di Gerecht è stato sperimentato sia con National Institutes of Health-approvato cellule staminali embrionali umane e cellule staminali pluripotenti indotte. Le cellule staminali pluripotenti indotte sono cellule adulte che sono state riprogrammate geneticamente a comportarsi come cellule staminali embrionali. Le cellule staminali sono utilizzati in questa ricerca perché possiedono la potenzialità di trasformarsi in tipi specifici di cellule necessarie per determinati organi all'interno del corpo.
In un precedente studio sotto la supervisione di Gerecht, il suo team è stato in grado di indurre le cellule staminali a diventare un tipo di tessuto che somigliava cellule muscolari lisce, ma non abbastanza comportarsi correttamente. Negli esperimenti, i ricercatori hanno tentato di aggiungere varie concentrazioni di fattore di crescita e siero alle cellule precedenti. Fattore di crescita è il "cibo 'che le cellule consumano, siero è un componente liquido che contiene le cellule del sangue.
"Quando abbiamo aggiunto più del fattore di crescita e di siero, le cellule staminali trasformate in cellule muscolari lisce sintetiche," Gerecht detto. "Quando abbiamo fornito una quantità molto più piccola di questi materiali, sono diventati contrattili delle cellule muscolari lisce."
Questa capacità di controllare il tipo di cellule muscolari lisce formata in laboratorio potrebbe essere fondamentale nello sviluppo di nuove reti vascolari, ha detto. "Quando si sta costruendo un oleodotto per portare il sangue, è necessario le cellule contrattili per fornire la struttura e la stabilità", ha aggiunto. "Ma nel lavoro con i vasi sanguigni molto piccoli, le cellule migranti sintetici possono essere più utile."
Nel cancro, piccoli vasi sanguigni si formano a nutrire il tumore cresce. Il lavoro attuale potrebbe anche aiutare i ricercatori a capire come vasi sanguigni sono stabilizzati in tumori, che potrebbe essere utile nel trattamento del cancro.
"Abbiamo ancora la ricerca molto più a che fare prima di poter costruire nuove reti complete dei vasi sanguigni in laboratorio", Gerecht detto, "ma i nostri progressi nel controllare il destino di queste cellule staminali sembra essere un grande passo nella giusta direzione. "
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