Η αγγειοποίηση (vasculogenesis) είναι μια θεμελιώδης αναπτυξιακή διαδικασία, κατά την οποία οι μεσοδερματικοί πρόγονοι διαφοροποιούνται σε ενδοθηλιακά κύτταρα (ΕΚ). Το αρχικό αγγειακό πλέγμα, που σχηματίζεται μόνο από EK, ωριμάζει περαιτέρω μέσω της διαδικασίας της αγγειακής μυογένεσης, κατά την οποία τα τοιχωματικά κύτταρα (ΤΚ), όπως τα περικύτταρα (ΠΚ) και τα αγγειακά λεία μυϊκά κύτταρα (ΛΜΚ), προσλαμβάνονται στα αγγεία μέσω διασταυρούμενης αλληλεπίδρασης με τα ΕΚ που διαφοροποιούνται τοπικά. Τέτοια ώριμα αγγεία που αποτελούνται από ΕΚ και ΠΚ/ΛΜΚ μπορούν να σχηματίσουν νέα αγγεία χρησιμοποιώντας εκβλαστήσεις σε μια διαδικασία που ονομάζεται αγγειογένεση (angiogenesis). Πολλά μόρια συμμετέχουν στη ρύθμιση της μορφογένεσης των αγγείων κατά την πρώιμη ανάπτυξη (αγγειοποίηση) ή σε μεταγενέστερα στάδια της ανάπτυξης και μετά τη γέννηση (αγγειογένεση). Είναι ενδιαφέρον ότι ο VEGFA φαίνεται να ρυθμίζει και τις δύο διαδικασίες, αν και στην αγγειοποίηση επιτυγχάνει τη διαφοροποίηση των μεσοδερματικών κυττάρων αρχικά σε αγγειακά προγονικά κύτταρα (ΑΠΚ) και περεταίρω σε ΕΚ, ενώ στην αγγειογένεση δημιουργεί νέα αγγεία με εκβλαστήσεις των ΕΚ. Έτσι, η σηματοδότηση του VEGF δημιουργεί την αυξημένη αγγειογένεση που παρατηρείται στις αγγειογενετικές νόσους και ιδιαίτερα στους όγκους. Ομοίως, οι σηματοδοτικοί καταρράκτες του VEGF απαιτούνται για τη δημιουργία αγγείων στον τομέα της μηχανικής των αγγείων στην αναγεννητική ιατρική. Συνεπώς, απαιτείται λεπτομερής γνώση της σηματοδότησης του VEGF που ρυθμίζει τόσο την αγγειοποίηση όσο και την αγγειογένεση. Ωστόσο, προς το παρόν δεν υπάρχουν σχεδόν καθόλου πληροφορίες σχετικά με τους σηματοδοτικούς καταρράκτες του VEGF στην αγγειοποίηση.
Η μηχανική των αγγείων είναι ζωτικής σημασίας για την επιτυχία της αναγεννητικής ιατρικής, επειδή η ταχύτητα με την οποία τα εμφυτευμένα κύτταρα αγγειοποιούνται από τον ξενιστή είναι σημαντική. Η καθυστερημένη αγγείωση του εμφυτεύματος έχει ως αποτέλεσμα χαμηλά ποσοστά επιβίωσης των κυττάρων. Έτσι, ιδανικά, η ιστική κατασκευή (ΙΚ) θα πρέπει να έχει ήδη αγγειοποιηθεί in vitro πριν από την εμφύτευση in vivo. Έχουμε ήδη ξεκινήσει ένα πρόγραμμα για τη μηχανική των αγγείων που βασίζεται στον επαναπρογραμματισμό ανθρώπινων ινοβλαστών για τη δημιουργία ανθρώπινων επαγόμενων πολυδύναμων βλαστικών κυττάρων (hiPSCs) και τη μετέπειτα διαφοροποίηση των hiPSCs, μέσω μεσοδερματικών ενδιάμεσων, σε ΑΠΚ και στη συνέχεια σε ΕΚ σε χημικά καθορισμένα μέσα ή σε ΠΚ/ΛΜΚ. Ενώ αυτό αποτελεί ένα βήμα προς την πρόοδο, υπάρχουν πολλά κενά στις γνώσεις μας που πρέπει να απαντηθούν. Πράγματι, οι μεσοδερματικοί VEGFR2+ ενδιάμεσοι κυτταρικοί πληθυσμοί και τα ΑΠΚ δεν έχουν χαρακτηριστεί καλά και σχεδόν τίποτα δεν είναι γνωστό για τους επαγόμενους από τον VEGF-A καταρράκτες σηματοδότησης που διαφοροποιούν/δεσμεύουν τα μεσοδερματικά ενδιάμεσα κύτταρα σε ΑΠΚ και στη συνέχεια σε ΕΚ. Χρησιμοποιώντας έναν συνδυασμό τεχνολογιών αιχμής, θα διερευνήσουμε τα σηματοδοτικά μονοπάτια του VEGF-A που ευθύνονται για την αγγειοποίηση, την de novo δημιουργία ΕΚ από το μεσόδερμα (βλ. στόχους).
Η μηχανική των αγγείων είναι ζωτικής σημασίας για την επιτυχία της αναγεννητικής ιατρικής, επειδή η ταχύτητα με την οποία τα εμφυτευμένα κύτταρα αγγειοποιούνται από τον ξενιστή είναι σημαντική. Η καθυστερημένη αγγείωση του εμφυτεύματος έχει ως αποτέλεσμα χαμηλά ποσοστά επιβίωσης των κυττάρων. Έτσι, ιδανικά, η ιστική κατασκευή (ΙΚ) θα πρέπει να έχει ήδη αγγειοποιηθεί in vitro πριν από την εμφύτευση in vivo. Έχουμε ήδη ξεκινήσει ένα πρόγραμμα για τη μηχανική των αγγείων που βασίζεται στον επαναπρογραμματισμό ανθρώπινων ινοβλαστών για τη δημιουργία ανθρώπινων επαγόμενων πολυδύναμων βλαστικών κυττάρων (hiPSCs) και τη μετέπειτα διαφοροποίηση των hiPSCs, μέσω μεσοδερματικών ενδιάμεσων, σε ΑΠΚ και στη συνέχεια σε ΕΚ σε χημικά καθορισμένα μέσα ή σε ΠΚ/ΛΜΚ. Ενώ αυτό αποτελεί ένα βήμα προς την πρόοδο, υπάρχουν πολλά κενά στις γνώσεις μας που πρέπει να απαντηθούν. Πράγματι, οι μεσοδερματικοί VEGFR2+ ενδιάμεσοι κυτταρικοί πληθυσμοί και τα ΑΠΚ δεν έχουν χαρακτηριστεί καλά και σχεδόν τίποτα δεν είναι γνωστό για τους επαγόμενους από τον VEGF-A καταρράκτες σηματοδότησης που διαφοροποιούν/δεσμεύουν τα μεσοδερματικά ενδιάμεσα κύτταρα σε ΑΠΚ και στη συνέχεια σε ΕΚ. Χρησιμοποιώντας έναν συνδυασμό τεχνολογιών αιχμής, θα διερευνήσουμε τα σηματοδοτικά μονοπάτια του VEGF-A που ευθύνονται για την αγγειοποίηση, την de novo δημιουργία ΕΚ από το μεσόδερμα (βλ. στόχους).
Πρόσφατα, επεκτείναμε την έρευνά μας στο ρόλο των ΕΚ στις νευροεκφυλιστικές νόσους, χρησιμοποιώντας τη νόσο του Πάρκινσον ως μοντέλο. Δημιουργούμε μια Νευροαγγειακή Μονάδα για τη νόσο αυτή που συνδυάζει όλα τα σχετικά κύτταρα (αστροκύτταρα, μικρογλοία, ντοπαμινεργικούς νευρώνες, ΕΚ και ΠΚ) σε μια πλατφόρμα μικρορευστομηχανικής για να διερευνήσουμε την επικοινωνία μεταξύ των κυττάρων και τις μεταβολές σε αυτό το σύστημα. Επιπλέον, το σύστημα αυτό θα χρησιμοποιηθεί για προκλινικές μελέτες σχετικά με θεραπείες για τη νόσο του Πάρκινσον.
Στόχοι
- Προσδιορισμός του επαγόμενου από τον VEGF κυκλώματος που ρυθμίζει την αγγειοποίηση κατά τη διάρκεια της μηχανικής των αγγείων με τη χρήση φωσφοπρωτεομικής ανάλυσης, single cell RNSAseq, single cell ATACseq και βιοπληροφορικής ανάλυσης.
- Αξιολόγηση της συμμετοχής της ροής/διατμητικής τάσης και των τοιχωματικών κυττάρων στη διαφοροποίηση των hiPSCs σε ΕΚ μέσω μεσοδερματικών ενδιάμεσων σε πλατφόρμες μικρορευστομηχανικής.
- Δημιουργία ενός προκλινικού μοντέλου της νόσου του Πάρκινσον με τη χρήση ανθρώπινων επαγόμενων πολυδύναμων βλαστικών κυττάρων (hiPSCs) από ασθενείς με Πάρκινσον και ισογονικούς μάρτυρες για τη διερεύνηση της Νευροαγγειακής Μονάδας στην νόσου του Πάρκινσον.
