3D миниатюрни плаценти предлагат нов начин за изучаване на усложненията при бременност

Акценти

Учени от Технологичния университет в Сидни, Австралия, постигнаха голям пробив в медицината, отпечатвайки първите 3D миниатюрни плаценти, което предоставя нов начин за изучаване на усложненията по време на бременност. Научното постижение, публикувано в списанието Nature Communications, е дело на екип, ръководен от доц. Лана МакКлементс и д-р Клеър Ричардс.

Липсват ключови знания за плацентата

Плацентата е уникален орган, който е от съществено значение за растежа на плода, но липсват ключови знания относно начина, по който се развива. Изучаването на този временен орган през бременността е трудно, тъй като взимането на проби крие риск от навлизане на патогени или предизвикване на спонтанен аборт, а плацентарната тъкан преди и след раждането е много различна.

„Взимането на плацентарна тъкан през първия триместър не е практично или безопасно, което прави ранната бременност трудна за изучаване. Докато се роди бебето, плацентата се променя изключително много.“, коментира д-р МакКлементс. „Сериозни усложнения при бременност като прееклампсия остават една от големите мистерии на медицината, до голяма степен поради факта, че настоящите животински и клетъчни модели не могат точно да възпроизведат човешката плацента.“

Малки органи, отгледани в лабораторна среда

Описани за първи път през 2009 г., органоидите (миниатюрни клетъчни образования, създадени в лаборатория, които в определена степен имитират структурата и функциите на реален орган) са пробив в медицинските изследвания.

Оттогава учените успяват да отгледат органоиди от широк спектър от човешки органи, използвайки стволови клетки, поставени в гел, подобно на пръчици, суспендирани в желе. Използваната гелообразна субстанция имитира тъканта, в която се поддържат клетките, и им позволява да образуват клъстери, докато растат и се делят.

Първите плацентарни органоиди са отгледани през 2018 г. от трофобласти – вид клетка, която се среща само в плацентата. Те са използвани от изследователите, за да разкрият скрити процеси на ранната бременност, като ги копират в блюдо.

По-голямата част от тези изследвания обаче разчитат на гелове, получени от животни, които не могат да бъдат модифицирани, за да отразят средата на растеж на истинската плацента. Също така ръчното суспендиране на клетки в гелове затруднява създаването на много органоиди.

3D принтиране на плацента

За създаването на 3D плаценти изследователите смесват трофобластни клетки със синтетичен, контролируем гел, които впоследствие са отпечатани в лабораторен съд. Вече отпечатаните клетки прерастват в плацентарни органоиди и са сравнени с такива, които са направени със съществуващи ръчни методи.

В хода на проучването учените установяват, че органоидите, отгледани в биопринтиран гел, се развиват различно от тези, отгледани в гел от животни, и образуват различен брой клетъчни подтипове. Това показва, че средата, в която се отглеждат органоидите, може да контролира начина им на узряване.

„Показахме, че тези органоиди са много подобни на човешката плацентарна тъкан, предоставяйки точен модел на ранната плацента.“, коментира д-р Ричардс. „С усъвършенстване на тези модели се приближаваме към бъдеще, в което усложненията при бременност могат да бъдат предвидени, предотвратени и лекувани, преди да изложат на риск живота на майката на бебето.“

Защо разбирането на функцията на плацентата е толкова важно

Само през 2023 г. усложненията по време на бременност са причина за над 260 000 смъртни случая на жени и милиони починали бебета в световен мащаб. Едно от сериозните усложнения, свързани с плацентарната дисфункция, е прееклампсията, която засяга 5-8% от бременностите. Тя причинява високо кръвно налягане и може да увреди органите, често без предупредителни признаци.

Прееклампсията може да доведе до преждевременно раждане и сериозни здравословни рискове както за майката, така и за бебето. Състоянието също така увеличава риска от дългосрочни проблеми за майката, като диабет, сърдечни и бъбречни заболявания.

Към момента няма лечение за прееклампсия, тъй като все още не е разбрано напълно какво причинява заболяването.

Рискови фактори като раса, възраст, затлъстяване, наличие на високо кръвно налягане, диабет, автоимунни заболявания и асистирана репродукция могат да идентифицират жените, които са по-склонни да развият прееклампсия.

Как 3D плацентите могат да помогнат

„С плацентарните органоиди можем да започнем да сглобяваме пъзела на усложненията при бременност и да тестваме нови лекарства безопасно.“, коментира д-р Ричардс. „Например изложихме нашите биопринтирани органоиди на възпалителна молекула, открита във високи нива при жени с прееклампсия, след което тествахме потенциални лечения, за да видим как органоидите растат и реагират.“

Надграждайки това, биопринтираните органоиди биха могли да бъдат разширени, за да се разбере по-добре бременността, като се използват инструменти като CRISPR за редактиране на гени в клетките. 3D плацентите могат също да се използват за изучаване на инфекции и за тестване на лекарства за тяхната безопасност и ефективност в голям мащаб.