ორსულობა არის უაღრესად კომპლექსური ბიოლოგიური პროცესი, რომლის საწყის განვითარების დეტალებზე კვლავაც არ გვაქვს საკმარისი ინფორმაცია. პლაცენტის ადრეული სტადიების სიღრმისეული შესწავლა აუცილებელია, რადგან მისი ფუნქციონირება უზრუნველყოფს ნაყოფის ნორმალურ ზრდასა და უშუალოდ განსაზღვრავს ორსულობის მიმდინარეობას.
აქამდე არსებული დაბრკოლებები:
პროცედურული რისკი: ადრეული ორსულობიდან ნიმუშების აღება სარისკოა და ეთიკურად მიუღებელი.
ინფორმაციის დეფიციტი: მშობიარობის შემდგომ (სრულად მომწიფებული) პლაცენტა ვერ ასახავს ადრეული პათოლოგიური პროცესების მიმდინარეობას.
სახეობრივი განსხვავებები: ცხოველური მოდელები, მიუხედავად გარკვეული სარგებლისა, მნიშვნელოვანი სახეობრივი განსხვავებების გამო, ორსულობის გართულებების ზუსტი იმიტაციის შესაძლებლობას ვერ იძლევა.
პლაცენტური ორგანოიდების შექმნა ამ გამოწვევების დაძლევის ეფექტური გზაა და წარმოადგენს ეთიკურ, კონტროლირებად და მაღალრეპროდუცირებად კვლევით პლატფორმას.
მეცნიერებმა პლაცენტური უჯრედების ზრდისთვის გამოიყენეს 3D ბიობეჭდვის და სინთეზური მატრიცის ინოვაციური კომბინაცია. მიღებული სტრუქტურები წარმატებით ანაცვლებს პლაცენტის ადრეულ განვითარებას ლაბორატორიულ გარემოში. სინთეზური პოლიეთილენგლიკოლის (PEG) მატრიცის მთავარი უპირატესობა ისაა, რომ ის, ცხოველური წარმოშობის გელებისგან განსხვავებით, კონტროლირებად და სტაბილურ გარემოს ქმნის. კვლევა, რომელიც ამ გარდამტეხ აღმოჩენას ეხება, Nature Communications-ში გამოქვეყნდა.
როგორ შეიქმნა მინი-პლაცენტა?
სიდნეის ტექნოლოგიური უნივერსიტეტის (UTS) ასოცირებული პროფესორის ლანა მაკკლემენტსისა და დოქტორ ქლერ რიჩარდსის ხელმძღვანელობით, კვლევითმა ჯგუფმა გამოიყენა სინთეზური მატრიცა საშვილოსნოს გარემოს იმიტაციისთვის. კვლევისთვის მეცნიერებმა გამოიყენეს პირველი ტრიმესტრის პლაცენტური უჯრედები – ტროფობლასტური უჯრედული ხაზი (ACH-3P). 3D ბიოპრინტინგის დახმარებით, ამ უჯრედებისგან შეიქმნა ორგანოიდები, რომლებიც შეიცავდა პლაცენტის სამ ძირითად უჯრედულ ტიპს: ციტოტროფობლასტებს, ექსტრავილოზურ ტროფობლასტებს (EVTs) და სინციტიოტროფობლასტებს (STBs).
მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ მატრიცა (გელოვანი კარკასი) უჯრედულ გარემოზე აქტიურად ზემოქმედებდა: სინთეზურმა მატრიცამ ხელი შეუწყო EVTs-ის (უჯრედები, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან პლაცენტის საშვილოსნოს კედელში იმპლანტაციაზე) განვითარებას, ხოლო ძველი, ცხოველური გელი უპირატესად სინციტიოტროფობლასტების (უჯრედები, რომლებიც ნივთიერებათა ცვლას უზრუნველყოფენ) ფორმირებას უწყობდა ხელს.
გარდა ამისა, მეცნიერებმა ინოვაციური გზით შეძლეს პლაცენტის დინამიური არქიტექტურის იმიტირება. ორგანოიდების მატრიციდან ამოღებამ და კულტურაში სუსპენზირებამ (თხევად მდგომარეობაში მოთავსებამ) გამოიწვია მათი შიდა-გარე პოლარობის შეცვლა. ამან უფრო შეუწყო ხელი სინციტიოტროფობლასტების მიერ ადრეული პლაცენტის გარე ზედაპირის ფორმირების პროცესს.
მეცნიერებმა ორგანოიდებზე პრეეკლამფსიის (საშიში ჰიპერტენზიული დაავადება) სიმულაციაც შეძლეს ანთებითი სიგნალების გამოყენებით. კვლევამ აჩვენა, რომ ანთება აფერხებს ორგანოიდის ზრდას და ასუსტებს სინციტიოტროფობლასტის (ნივთიერებათა ცვლისთვის საჭირო უჯრედი) ფორმირებას. ხოლო ასპირინი და მეტფორმინი, მედიკამენტები, რომლებიც ხშირად გამოიყენება პრეეკლამფსიის დროს, ტესტირებულ დოზებში ვერ დაეხმარა ორგანოიდებს ანთებითი დაზიანების გამოსწორებაში. ეს შედეგი ცალსახად აჩვენებს უფრო მიზანმიმართული და ეფექტური თერაპიის შემუშავების გადაუდებელ საჭიროებას.
მოლეკულური სიზუსტე და სამედიცინო პოტენციალი
უჯრედებისა და ცილების სიღრმისეულმა ანალიზმა (პროტეომულმა და ტრანსკრიპტომულმა კვლევებმა) დაადასტურა, რომ ხელოვნურად შექმნილი ორგანოიდები მოლეკულურ დონეზე იდენტურია რეალური, ადრეული პლაცენტის ქსოვილისა. ამ სიზუსტის წყალობით, მოდელმა აჩვენა მნიშვნელოვანი პლაცენტური გენების, მათ შორის მეტალოთიონეინ 2A-ს (MT2A) ექსპრესია; MT2A გადამწყვეტია ნაყოფის ტოქსინებისგან დასაცავად და ორსულობის პროცესის რეგულირებისთვის. უფრო მეტიც, მოდელში შესაძლებელი გახდა უჯრედების პოპულაციებისა და მათი მომწიფების ეტაპების გამოვლენა.
გარდა ამისა, სინთეზური PEG მატრიცის ქიმიური და ფიზიკური თვისებების დარეგულირება შესაძლებელია, რათა ზუსტად მოხდეს საშვილოსნოს სხვადასხვა მდგომარეობის, მათ შორის ორსულობის ან პათოლოგიების დროს ქსოვილის სიმკვრივის ცვლილებების, მოდელირება.
ბიოპრინტინგის ტექნოლოგიის წყალობით, უჯრედები და მატრიცა ავტომატურად და ზუსტად განლაგდა, რამაც მოდელები იდენტური და მრავალჯერადად გამოსაყენებელი გახადა. ეს შესაძლებლობა გადამწყვეტია სამომავლო ფართომასშტაბიანი წამლების ტესტირებისთვის და მნიშვნელოვნად გააუმჯობესებს კიდეც ისეთი გართულებების პროგნოზირების, პრევენციისა და თერაპიის მეთოდებს, როგორებიცაა პრეეკლამფსია, სპონტანური აბორტი და ნაყოფის ზრდის შეფერხება.
სამომავლოდ, მკვლევრები გეგმავენ მოდელის კიდევ უფრო დახვეწას: ორგანოიდებში დაემატება დედის იმუნური და სტრომული (შემაერთებელი) უჯრედები, რათა უკეთ მოხდეს ორსულობის სხვადასხვა სტადიის სიმულაცია. მატრიცის (გელის კარკასის) სიმკვრივისა და ქიმიური სიგნალების ცვლილებით, მეცნიერები შეისწავლიან, როგორ ზემოქმედებს ფიზიკური გარემო პლაცენტის ჯანმრთელობაზე.
ეს მრავალფუნქციური მოდელი საბოლოოდ საშუალებას გვაძლევს, შევისწავლოთ სიცოცხლის ერთ-ერთ ყველაზე მნიშვნელოვანი, მაგრამ აქამდე რთულად საკვლევი ეტაპი.
წყარო: nature
