Учёные впервые зафиксировали процесс разделения кровеносных сосудов в микрофлюидном устройстве

Эндотелиальные клеточные мостики различной морфологии пересекают просвет микрососудистого канала. Автор: Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2423700122

В течение нескольких месяцев Сабрина Стейплс наблюдала за силиконовым чипом размером с почтовую марку, пытаясь заставить клетки совершить нечто удивительное. Но каждый раз, когда она загружала хрупкое микрофлюидное устройство клетками, появлялся пузырёк воздуха, который разрушал и клетки, и эксперимент.

«Перед сном я часто представляла себя внутри канала, ищу источник этих пузырьков», — рассказала исследовательница. «Я знала, что если смогу решить эту проблему, мы наконец увидим то, что никто раньше не видел».

Её упорство окупилось. После устранения пузырьков в поле зрения учёных оказался долгое время игнорируемый биологический процесс.

Стейплс, кандидат наук в области медицинской биофизики, стала ведущим автором исследования, опубликованного в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, которое открывает новые горизонты в понимании того, как кровеносные сосуды растут путём разделения.

Этот процесс, называемый инвагинационным ангиогенезом (ИА), является менее изученной формой роста сосудов — в отличие от классического «почкующего» ангиогенеза, о котором многие узнают на уроках биологии. Вместо того чтобы формировать новые сосуды, как ветви дерева, ИА разделяет существующий сосуд. Этот метод быстрее, эффективнее и удивительно мало изучен.

«Как научное сообщество мы сосредоточились на изучении почкующего ангиогенеза», — пояснила Стейплс. «Но мы показали, что ИА встречается чаще, чем предполагалось — в ранах, злокачественных опухолях и даже в лёгких пациентов, умерших от COVID-19».

Отчасти это связано с тем, что ИА сложно изучать и наблюдать в живых организмах. Поэтому Стейплс и её коллеги из лаборатории доктора Джеффри Пикеринга создали «сосуд-на-чипе» — прозрачный микроскопический канал, выстланный человеческими эндотелиальными клетками, через который пропускали питательную среду, имитируя реальные кровеносные сосуды. Ключевым моментом стало расположение канала вплотную к стеклянной покровной пластине — достаточно близко, чтобы зафиксировать тонкие клеточные движения с помощью микроскопа высокого разрешения.

Увиденное поразило учёных: клетки выстраивались иначе, чем их соседи, затем формировали мостики через просвет сосуда — предвестник разделения. Такое поведение клеток фиксировали в отдельных моментах, но никогда не наблюдали в динамике.

Автор: Университет Западного Онтарио

Открытие даёт новое понимание реорганизации кровеносных сосудов и предполагает, что ИА может стать важной мишенью для терапий, направленных на стимуляцию или подавление роста сосудов. Стейплс надеется, что её работа стимулирует дальнейшие исследования регуляции ИА и поможет переосмыслить подходы к созданию сложных in vitro моделей.

«Теперь, когда мы можем моделировать этот процесс на чипе, мы можем более надёжно задавать следующие вопросы и с большей точностью», — отметила исследовательница.

Защитив докторскую диссертацию, Стейплс планирует работать в фармацевтической и биотехнологической отрасли, чтобы способствовать разработке препаратов для лечения сосудистых заболеваний и инсульта.

«В душе я сосудистый биолог», — призналась она. «Кровеносные сосуды — важная часть почти всех тканей: кожи, скелетных мышц, мозга. Если они не работают, всё остальное тоже даёт сбой».

Дополнительная информация: Sabrina C. R. Staples et al, Intussusceptive angiogenesis-on-a-chip: Evidence for transluminal vascular bridging by endothelial delamination, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2423700122

Источник: University of Western Ontario