Massachusetts General Hospital (MGH ) Forscher haben Gefäßvorläuferzellenaus humanen induzierten pluripotenten Stammzellen ( iPS-Zellen ) abgeleitet zu erzeugen , in einem Tiermodell , funktionelle Blutgefäße, die so lange 9 Monate dauerte verwendet . In ihrem Bericht wird in PNAS Early Edition veröffentlicht , die Forscher beschreiben, mit iPS-Zellen - neu programmierter adulter Zellen, die viele der Eigenschaften von embryonalen Stammzellen haben - sowohl von gesunden Erwachsenen und von Patienten mit Typ 1-Diabetes , die Blutgefäße auf der Außenfläche zu erzeugen das Gehirn oder unter die Haut von Mäusen.
"Die Entdeckung von Möglichkeiten, um reife Zellen zurückzubringen , um eine ' Stamm -like' Staat, der in viele verschiedene Gewebetypen differenzieren können hat ein enormes Potenzial , um im Bereich der zellbasierten regenerativen Medizin gebracht , aber die Herausforderung der Ableitung funktionellen Zellen daraus iPS-Zellen nach wie vor ", sagt Rakesh Jain , PhD, Direktor des Steele Labor für Tumorbiologie am MGH und Co- Senior-Autor der Studie. "Unser Team hat eine effiziente Methode , um Gefäßvorläuferzellen aus menschlichen iPS-Zellen zu erzeugen, entwickelt und nutzte sie, um Netzwerke von Engineered Blutgefäße in lebenden Mäusen zu schaffen."
Die Fähigkeit zur Regeneration oder Reparatur Blutgefäße könnte einen entscheidenden Unterschied in der Behandlung von Herzkreislauferkrankungen zu machen - , die die häufigste Ursache des Todes in den USA geht weiter - und anderen Bedingungen durch Blutgefäß Schäden , wie zum Beispiel die vaskuläre Komplikationen von Diabetes . Darüber hinaus bietet eine Gefäßversorgung neu generierte Gewebe bleibt eines der größten Hindernisse für die Bemühungen um solide Organe bei Tissue Engineering bauen.
Mehrere frühere Studien haben von iPS-Zellen erzeugt, die Typen von Zellen erforderlich, um die Blutgefäße zu bauen - Endothelzellen, Gefäßen und Bindegewebszellen , die strukturelle Unterstützung Linie - aber diese Zellen nicht langlebig Gefäße einmal in Tiermodellen eingeführt zu bilden. "Die größte Herausforderung, der wir in der Frühphase des Projekts konfrontiert wurde zur Errichtung einer verlässlichen Protokoll zur endothelialen Zelllinien, die große Mengen von Vorläuferzellen , die starke, dauerhafte Blutgefäße erzeugen könnte hergestellt zu generieren", sagt Co- Senior-Autor Dai Fukumura , MD, PhD, auch der Steele Lab.
Die MGH -Team eine Methode angepasst ursprünglich zur Endothelzellen aus humanen embryonalen Stammzellen ( hES ) abzuleiten. Aber während diese Methode verwendet eine einzelne Protein-Marker zur Gefäßvorläuferzellenzu identifizieren , sortiert die Forscher iPS - Zellen abgeleitet , die nicht nur das Protein , sondern auch zwei weitere Proteinmarker von vaskulären Potentials ausgedrückt. Dann erweitert die Population mit einem Kultursystem , das die Teammitglieder zuvor entwickelt Endothelzellen aus hESCs unterscheiden und bestätigte, daß nur iPSC abgeleitete Zellen, die alle drei Marker erzeugt Endothelzellen mit dem Potenzial zur Bildung von Blutgefäßen.
Um die Kapazität dieser Zellen zu funktionellen Blutgefäßen zu erzeugen zu testen, auf die Oberfläche der Gehirne von Mäusen eine Kombination der iPSC abgeleiteten endothelialen Vorläuferzellen , die drei Marker, die mit den mesenchymalen Vorläufer , die wesentlichen strukturellen Zellen erzeugen sie implantiert . Innerhalb von zwei Wochen hatte die implantierten Zellen Netzwerke von Blutgefäßendurchblutet , die sowie angrenzende Naturgefäßefunktionieren schien und fuhr fort, so lange wie 280 Tage in den lebenden Tieren funktionieren gebildet . Während der Implantation der kombinierten Vorläuferpopulationenunter der Haut der Tiere erzeugt auch funktionelle Blutgefäße erforderlich ist Implantation von fünfmal mehr Zellen , und die Gefäße waren kurzlebig , eine Beobachtung , die mit der Mannschaft früheren Studien Gefäß Erzeugung in diesen beiden Standorten.
Da Patienten mit Typ- 1-Diabetes ( T1D ), die Blutgefäße schädigen kann , könnte von der Fähigkeit, neue Blutgefäße bilden profitieren wollten die Forscher , ob iPS-Zellen aus den Zellen dieser Patienten ableiten könnte dazu beitragen, erzeugen funktionelle Blutgefäße. Wie bei Zellen aus gesunden Personen waren Vorstufen aus T1D - iPSCs abgeleitet funktionsfähige und langlebige Blutgefäßen zu erzeugen. Allerdings merken die Forscher an , verschiedene Linien der T1D - iPS-Zellen - einschließlich der verschiedenen Linien des gleichen Patienten abgeleitet - zeigten Unterschiede in der Zellgenerierungspotenzial, was auf die Notwendigkeit, die zugrunde liegenden Mechanismen besser zu verstehen.
"Die potenziellen Anwendungen der iPS -generierte Blutgefäße sind breit - von der Reparatur beschädigter Gefäße , die das Herz oder das Gehirn zu verhindern, dass die Notwendigkeit, Gliedmaßen aufgrund der Gefäß Komplikation von Diabetes amputieren ", sagt Co-Lead Autor Rekha Samuel , MD, von der Steele Labor, jetzt an der Christian Medical College, Vellore , Indien. "Aber zuerst müssen wir mit Herausforderungen wie die Variabilität der iPS -Leitungen und den langfristigen Fragen der Sicherheit in der Verwendung dieser Zellen , die von den Forschern auf der ganzen Welt gerichtet sind, beteiligt umzugehen. Wir brauchen auch bessere Möglichkeiten zur Projektierung der spezifischen Typ Endothelzellen für spezifische Organe und Funktionen benötigt. "