Изучават процеса на имплантиране на ембрион чрез 3D модел на матка

 Акценти

Китайски учени създават миниатюрна матка върху чип, за да изучат точния момент, в който ембрионът се прикрепя. Пробивът е сериозен, защото в продължение на десетилетия учените се сблъскват със сериозни трудности при изучаването на този момент поради етични ограничения, но и заради трудността да разполагат с тъкан от ранна бременност. Екипът успява да преодолее тази бариера като създава миниатюрен маточен чип, който възпроизвежда с точност как човешкият ембрион се прикрепя и прониква в маточната лигавица. Системата пресъздава ключови събития при имплантирането и ранното развитие на живота.

Защо е трудно да се изучи имплантирането на ембрион в матката

Да се изучи процесът на имплантиране на ембрионите е почти невъзможно. Причината е, че се случва в рамките на пет-шест дни след оплождането. Когато ембрионът достигне матката, първо докосва маточната лигавица, след това се прикрепя здраво към нея, а накрая прониква по-дълбоко. Този процес е трудно да бъде изучен при хората.

На първо място, защото съществуват етични ограничения, според които не може да се правят опити върху естествени ембриони. Тъканта при ранна бременност е достъпна единствено чрез няколко медицински процедури, например, хистеректомия. Разбира се, съществуват лабораторни модели, които са са в състояние да уловят части от процеса, но не и да покажат сложните триизмерни взаимодействия между ембриона и матката. Затова и много от случаите на неуспешна имплантация, особено при оплождане ин витро, остават почти неразбрани.

Триизмерният модел на ендометриум

Учените решават, че могат да се справят със сериозните предизвикателства, свързани с изучаването на процеса на имплантиране на ембриона като създават 3D модел на ендометриума.

В началото учените вграждат човешки ендометриални клетки в слой от специален гел. По този начин клетките имат възможност да растат и да се самоорганизират в структура, която е подобна на истинската маточна тъкан. Учените наричат тези структури – ендометриоиди. След това поставят тази тъкан в микрофлуиден чип (малко устройство, което контролира движението на течности и хранителни вещества). Чипът кара клетките да се държат като живи. Ендометриалните клетки, които са използвани за изграждането на модела, могат да бъдат получени само от една биопсия, а системата е съвместима и с клетки, които са събрани неинвазивно от менструална кръв.

Следващата фаза от работата. След като изкуственият ендометриум е готов, китайските учени въвеждат в микрочипа два вида ембриони. Единият е истински човешки бластоцист, който съдържа от 100 до 200 клетки, които се делят бързо. Другият е дело на изследователите. Бластоидът е аналог на бластоциста и е създаден от стволови клетки.

Идва ред на най-важния етап от изследването. Това, което екипът наблюдава, е, че в рамките на микрочипа и бластоцистите, и техните аналози преминават през целия процес на имплантация. Първо влизат в контакт с повърхността на матката като се прикрепят стабилно чрез молекулярни сигнали, а след това буквално нахлуват в тъканта, точно както се случва при ранна бременност.

„Нашият 3D модел създава опростена платформа, която улавя всички основни етапи на имплантацията – от първия контакт, през прикрепването до навлизането, но отчита още както ранното, така и пост имплантационното развитие“, коментира водещият автор на изследването Ю Лъцин от Китайската академия на науките.

Резултати

Работата на китайските учени, която е публикувана в научното списание Cell , открива нови пътища за разбиране на безплодието, но и за повишаване процента на успешни ин витро процедури.

Не на последно място изследването предоставя възможности за нови терапии. Това става възможно, тъй като учените използват чипа и за скрининг на повече от 1000 лекарства, одобрени от Американската агенция за контрол на храните и лекарствата (FDA). Така успяват да открият сред тях онези, които подобряват имплантацията. „Извършеният от нас целенасочен скрининг на одобрени от FDA съединения идентифицира кандидати, които подобряват значително ефективността на имплантацията в ендометриоиди“, пишат авторите в статията и уточняват, че моделът е мощен инструмент за откриване на персонализирани лекарства за пациентите с повтарящ се имплантационен неуспех (RIF)

Изследването на китайските учени има съществен принос по темата безплодие, особено като се има предвид, че един на всеки шестима души в света е засегнат от него. Важно е още, че методът позволява изследването на имплантацията да се осъществява в безопасна и силно контролирана среда.