Ученые разработали с помощью биоинженерии модель эндометрия, с помощью которой можно изучать такие важные и малоизученные для науки процессы, как имплантация эмбриона, от которой зависит, продолжится ли беременность, и первая коммуникация с матерью. В научной статье во вторник в журнале Cell описано, как был разработан первый искусственный слизистый слой матки, способный реагировать на имплантацию эмбриона так же, как эндометри женщины во время беременности, производя механизмы, необходимые для «питания» эмбриона. Работа является результатом сотрудничества ученых из Института Бабрахэма в Кембридже (Великобритания) и Стэнфордского университета (США). Эмбрион имплантируется в слизистую оболочку матки (эндометрий) через неделю после оплодотворения, и начинается один из наименее изученных наукой этапов из-за трудности наблюдения за эмбрионом во время и после имплантации. «Понимание имплантации эмбриона и его развития сразу после этого имеет большое клиническое значение, поскольку эти этапы особенно подвержены неудачам, особенно в процессах экстракорпорального оплодотворения (ЭКО)», — объясняет один из авторов, Питер Рагг-Ганн, исследователь из Института Бабрахэма. Инженерия за искусственным эндометрием Для достижения такого понимания Рагг-Ганн и его команде удалось воссоздать в трех измерениях (3D) сложные физиологические свойства и клеточный состав слизистой оболочки матки. Ученые выделили два типа жизненно важных клеток из эндометриальной ткани, предоставленной здоровыми людьми, которые делали биопсию, чтобы искусственно воссоздать эту ткань: эпителиальные и стромальные клетки. В то же время они использовали информацию о донорской ткани, чтобы определить ключевые компоненты, придающие структуру слизистой оболочке матки. Исследователи смогли включить эти компоненты вместе со стромальными клетками в специальный гель, чтобы стимулировать рост клеток в толстом слое. Позже они добавили эпителиальные клетки, которые распространились по поверхности стромальных клеток. Искусственный эндометриум обладал такой же клеточной архитектурой, как и донорская ткань, и давал такой же ответ на гормональную стимуляцию, что указывало на его способность к имплантации эмбриона, объясняют авторы. Команда протестировала свою модель, используя ранние человеческие эмбрионы, предоставленные людьми, прошедшими процедуры ЭКО, и обнаружила, что эмбрионы проходили ожидаемые стадии прикрепления и имплантации в искусственном эндометрии. После имплантации эмбрионы начали вырабатывать определенные белки, характерные для беременности, и хорионический гонадотропин человека (ХГЧ), который используется в тестах на беременность. «Мы были взволнованы, увидев, что наша система выделяла ключевые факторы, необходимые для питания эмбриона в первые недели беременности». «Предыдущие модели не смогли этого добиться, поэтому это стало огромным прорывом», — отмечает Рагг-Ганн в пресс-релизе. Искусственный эндометри способствовал развитию эмбриона после имплантации, что позволило изучить ранние стадии эмбрионального развития (через 12-14 дней после оплодотворения), которые до этого практически не исследовались. Первая коммуникация между матерью и ребенком Исследователи обнаружили, что эмбрионы, имплантированные в искусственный эндометрий, достигали нескольких вех развития, таких как появление специализированных типов клеток и формирование других, которые являются предшественниками развития плаценты. Индивидуальный клеточный анализ в точках имплантации позволил им обнаружить первую «клеточную коммуникацию» между эмбрионом и эндометрием для создания структур, через которые мать и ребенок обмениваются кислородом и питательными веществами во время беременности. Лучшее понимание этого этапа, подчеркивает Рагг-Ганн, является ключом к нахождению ответов о бесплодии, выкидышах и таких состояниях, как преэклампсия. «Мы искренне благодарны людям, которые жертвуют излишками эмбрионов», — заключает еще одна из авторов, Сара Элдеркин из Института Бабрахэма. «Теперь мы лучше поймем первые моменты эмбрионального развития и лучше поймем, как происходит эта первая синхронная коммуникация между матерью и ребенком, которая необходима для того, чтобы оба оставались здоровыми».
