Создание искусственных органов давно перестало быть исключительно научной фантастикой: исследователи уже выращивают в лабораториях фрагменты кожи, мышц, печени и почек. Однако у тканевой инженерии остаётся серьёзная проблема — кровоснабжение. Без разветвлённой сети сосудов клетки не получают достаточно кислорода и питательных веществ, поэтому даже сложная искусственная ткань не может полноценно работать. Команда Массачусетского технологического института предложила необычное решение: «тренировать» сосуды с помощью механического растяжения.
Существующие методы пока не дают нужной точности. 3D-принтеры способны создавать относительно крупные каналы, похожие на артерии и вены, но им трудно воспроизвести сеть микроскопических капилляров, которые могут быть тоньше человеческого волоса. Другой подход — стимулировать клетки химическими факторами роста. Он помогает запускать образование сосудов, однако управлять точным местом, временем и направлением каждого нового ответвления крайне сложно. Поэтому учёные решили заменить часть химических сигналов физическими.
Читайте также
DSpark от DeepSeek ускоряет LLM до 85% бросая вызов американским AI нейросетям
Учёные создали миниатюрную систему «кровеносный сосуд на чипе», размер которой меньше почтовой марки. В питательный коллагеновый гель они поместили небольшой магнит, а внутри материала сформировали полый канал, покрытый живыми эндотелиальными клетками человека. Такие клетки выстилают внутреннюю поверхность сосудов организма. Постепенно они образовали подобие центральной артерии, от которой начали расти тонкие капилляры. Затем исследователи стали перемещать встроенный магнит с помощью внешней моторизированной установки. Гель и находящийся в нём сосуд мягко растягивались в разных направлениях. Эксперименты показали, что механическое воздействие не просто усиливает образование новых капилляров, но и позволяет управлять их количеством, длиной и направлением роста.
При растяжении геля примерно на 5% от его ширины появлялось особенно много новых ответвлений. Более сильная деформация — около 15% — приводила к образованию меньшего числа капилляров, однако они вырастали более длинными. Когда учёные меняли направление растяжения, новые сосуды также поворачивали, повторяя заданную траекторию. Благодаря этому удалось создавать сложные разветвления, в том числе структуры с изгибами. «Главный вывод: растяжение сосуда вперёд и назад увеличивает число растущих капилляров», — объяснила один из руководителей исследования, доцент MIT Риту Раман. По её словам, механические силы играют важную роль в организме, а новая технология даёт возможность заранее задавать, сколько сосудов должно появиться, какой длины они будут и куда направятся.
Исследователи также выяснили биологический механизм процесса. Ключевую роль играет ген PIEZO1, регулирующий работу чувствительных к давлению ионных каналов в клеточной мембране. Эти каналы помогают клеткам воспринимать физическое воздействие. Когда активность PIEZO1 искусственно подавили с помощью редактирования генов, механическая стимуляция стала значительно слабее запускать рост новых сосудов. Это подтвердило, что клетки реагируют на растяжение не случайно, а через конкретный механизм механочувствительности.
Работа опубликована в журнале Труды Национальной академии наук. Авторы называют подход «4D-паттернингом сил»: три измерения отвечают за направление воздействия, а четвёртое — за изменение нагрузки во времени. В перспективе метод может помочь создавать упорядоченные сосудистые сети для искусственных мышц, органов и тканей, предназначенных для восстановления функций после тяжёлых болезней или травм. Пока речь идёт о лабораторной платформе, а не о готовой технологии трансплантации.
Учёным ещё предстоит проверить, насколько эффективно такие сосуды соединяются с кровеносной системой организма, выдерживают длительную нагрузку и сохраняют стабильность после имплантации. Тем не менее открытие MIT приближает регенеративную медицину к одной из главных целей — выращиванию крупных жизнеспособных тканей с программируемым кровоснабжением.
Меню 
Знания 
События 
Новости 
Курсы валют