Используя разработанные компьютером белки, исследователи теперь показали, что они могут направлять стволовые клетки человека на формирование новых кровеносных сосудов в лаборатории. Эта веха в регенеративной медицине дает новую надежду на восстановление поврежденного сердца, почек и других органов.

Проект возглавили ученые из Медицинской школы Вашингтонского университета. Их результаты были опубликованы 10 июня в журнале Cell.

«Будь то сердечный приступ , диабет или естественный процесс старения, мы все накапливаем повреждения в тканях нашего тела. Одним из способов восстановления некоторых из этих повреждений может быть стимулирование образования новых кровеносных сосудов в областях, которые нуждаются в восстановлении здорового кровоснабжения. «, — сказала Ханнеле Руохола-Бейкер, старший автор исследования. Она является профессором биохимии Медицинской школы Вашингтонского университета и заместителем директора Института стволовых клеток и регенеративной медицины Медицинского университета Вашингтонского университета.

Факторы роста играют ключевую роль в развитии тканей, заживлении ран и раке. Связываясь с рецепторами снаружи клеток, эти молекулы вызывают изменения внутри. Исследователи на протяжении десятилетий пытались перепрофилировать естественные факторы роста в качестве регенеративных лекарств с некоторым ограниченным успехом, но многие из этих экспериментальных методов лечения потерпели неудачу из-за неточности.

«Мы намеревались создать специальные белки, которые будут чрезвычайно точно взаимодействовать с рецепторами клеточного фактора роста. Когда мы создали эти молекулы в лаборатории и обработали ими стволовые клетки человека , мы увидели, как развиваются различные виды сосудистой сети в зависимости от того, какие белки мы использовали. Это совершенно новый уровень контроля», — объяснила Наташа Эдман, ведущий автор исследования и недавняя выпускница программы подготовки ученых-медиков Университета Вашингтона.

Исследователи использовали компьютеры для создания кольцеобразных белков, каждый из которых нацелен на восемь рецепторов фактора роста фибробластов. Они обнаружили, что, варьируя размер колец и другие свойства белка , они могут контролировать процесс созревания стволовых клеток в лабораторных условиях.

Полученные сосудистые сети были функциональными и зрелыми. Они образовывали трубки, заживали при царапинах и, как и ожидалось, поглощали питательные вещества из окружающей среды. При трансплантации мышам эти крошечные сети кровеносных сосудов человека в течение трех недель образовали связи с системой кровообращения животного.

«Это исследование показывает, что специальные белки с изысканными биологическими функциями могут быть созданы с помощью дизайна. Это поможет ученым понять биологию и, в конечном итоге, предотвратить и вылечить болезни», — сказал старший автор Дэвид Бейкер, исследователь Медицинского института Говарда Хьюза, профессор биохимии и директор. из Института белкового дизайна Медицинской школы Вашингтонского университета.

«Мы решили сначала сосредоточиться на построении кровеносных сосудов, но эта же технология должна работать и для многих других типов тканей. Это открывает новый способ изучения развития тканей и может привести к созданию нового класса лекарств для лечения травм спинного мозга и других состояний». сегодня у них нет хороших вариантов лечения», — сказал Ашиш Фал, ведущий автор исследования и доктор философии в области биоинженерии.

Это исследование было проведено в Институте дизайна белков и Институте стволовых клеток и регенеративной медицины при Университете штата Вашингтон с участием сотрудников Медицинского факультета Нью-Йоркского университета, Тегеранского университета медицинских наук, Медицинского факультета Йельского университета, Института точной медицины Бротмана Бати. и Центр Аллена по отслеживанию происхождения клеток.