Mogućnost zamjene oštećenih dijelova tijela umjetnim organima i tkivima sve je bliža, no njihov laboratorijski uzgoj i dalje je iznimno složen proces. Poseban izazov predstavlja stvaranje mreže krvnih žila, pogotovo mikroskopski tankih kapilara koje mogu biti široke svega 0,005 milimetara, što je 34 puta tanje od ljudske vlasi. Kroz njih krvne stanice prolaze doslovno jedna po jedna. Sada su istraživači s MIT-a objavili studiju koja opisuje metodu za izradu krvnih žila s dosad neviđenom preciznošću, piše ScienceAlert, a prenosi Index.hr.

Preciznost pomoću magnetskih sila

Pravilno oblikovanje krvnih žila ključno je za funkcioniranje bilo kojeg laboratorijski stvorenog tkiva jer mu kapilare dopremaju kisik i hranjive tvari. Nova se metoda temelji na upotrebi magnetskih sila koje nježno rastežu i usmjeravaju stanice krvnih žila na željeno mjesto. "Zdrava tkiva ovise o organiziranim mrežama krvnih žila, no postojeći protokoli ne omogućuju stvaranje takvih mreža unutar umjetno stvorenih tkiva. Mogućnost da programiramo rast krvnih žila fizičkim podražajima mogla bi nam omogućiti pouzdanu proizvodnju tkiva koja se mogu ugraditi u tijelo i vratiti funkciju organa nakon teške bolesti ili ozljede", pojašnjava strojarska inženjerka Ritu Raman s MIT-a.

Kako sustav funkcionira

Sustav se sastoji od malog čipa u kojem se nalaze laboratorijski uzgojene endotelne stanice, koje inače oblažu unutrašnjost krvnih žila. Stanice su uronjene u gel od kolagena, jednog od ključnih proteina u tijelu. U čip je postavljen i sićušni magnet kojim se upravlja pomoću vanjskih magneta u tri dimenzije. Reguliranjem sile kojom magneti djeluju na onaj u čipu, istraživači su mogli precizno usmjeriti smjer i način rasta novih krvnih žila.

Ovaj pristup prilagođena je verzija metode koju su isti istraživači već koristili za stvaranje umjetnih mišića i živaca. Mijenjanjem jačine vanjskog magnetskog polja znanstvenici su mogli kontrolirati i duljinu i broj novih žila. Iako je projekt još u ranoj fazi, početni rezultati pokazuju velik potencijal. "Ključni zaključak je da rastezanje krvne žile naprijed-natrag potiče rast većeg broja novih kapilara. Mehaničke sile imaju važnu ulogu u našem tijelu. To znači da sada znamo kako uzgojiti više ili manje žila, kako kontrolirati njihovu duljinu i kako ih usmjeriti u točno određenim pravcima", ističe Raman.

Uloga ključnog gena

Proces stvaranja novih krvnih žila, poznat kao angiogeneza, dosad se u laboratorijima pokušavao replicirati metodama koje nisu nudile dovoljnu kontrolu. "Moguće je koristiti kemijske signale, poput faktora rasta, za usmjeravanje rasta žila, ali to nije dovoljno precizno. Zato su nam potrebne druge vrste signala koje možemo oblikovati i pomoću kojih možemo izgraditi tkivo s organiziranom mrežom žila", objašnjava Raman.

Tim je istražio i temeljne mehanizme samog procesa. Ponovili su eksperimente sa stanicama koje su genetski modificirane tako da im nedostaje gen PIEZO1. Taj gen upravlja ionskim kanalima koji reguliraju što ulazi u stanicu, a što iz nje izlazi. U ovom slučaju, radi se o kanalu koji reagira na mehanički podražaj. Eksperiment je pokazao da je bez gena PIEZO1 nastalo znatno manje krvnih žila, što dokazuje da je aktivacija tih ionskih kanala ključna.

Sljedeći koraci

Sljedeći koraci za tim uključuju provjeru protoka krvi kroz umjetno stvorene arterije, vene i kapilare. Planiraju i uzgoj tkiva oko novostvorene vaskularne strukture, a počet će s mišićima. "Sada istražujemo kako precizno oblikovanje rasta krvnih žila može pomoći u poboljšanju funkcije mišića", kaže biomedicinska inženjerka Jessica Shah s MIT-a.

Istraživanje je objavljeno u časopisu PNAS.

Povezane vijesti

• Harvard i MIT podnijeli tužbu kako bi zadržali strane studente
• Prvi pacijent izliječen od HIV-a umro nakon povratka raka
• IRB: Bakterijski biofilmovi ponašaju se poput embrija