Ερευνητές στις ΗΠΑ ανέπτυξαν έναν «πλακούντα σε ένα τσιπ» που μιμείται στενά τη μοριακή ανταλλαγή θρεπτικών συστατικών μεταξύ μητέρας και εμβρύου κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης. Σάρα Ντου και συναδέλφους στο Φλόριντα Πανεπισ δημιούργησε τη συσκευή χρησιμοποιώντας ένα ζεύγος μικρορευστοποιημένων καναλιών, που χωρίζονται από ένα περίπλοκο δίκτυο ενυδατωμένων ινών που καλλιεργούνται σε κάθε πλευρά με διαφορετικά κύτταρα πλακούντα. Η εγκατάσταση επέτρεψε στην ομάδα να δημιουργήσει εκ νέου διαταραχές στην ανταλλαγή θρεπτικών ουσιών που προκαλούνται από την ελονοσία του πλακούντα και θα μπορούσε να είναι ένα βασικό βήμα προς την ανάπτυξη μιας θεραπείας για την ασθένεια.
Ο πλακούντας είναι ένα όργανο που αναπτύσσεται παράλληλα με ένα έμβρυο κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης. Διαδραματίζει ζωτικό ρόλο στη διαμεσολάβηση της ανταλλαγής θρεπτικών ουσιών, οξυγόνου και αποβλήτων μεταξύ της μητέρας και του αναπτυσσόμενου εμβρύου της. Μεταξύ των πιο πιεστικών απειλών για αυτή την ανταλλαγή είναι η ελονοσία του πλακούντα: μια ασθένεια που προκαλείται από έναν παρασιτικό, μονοκύτταρο οργανισμό που ονομάζεται Plasmodium falciparum, που προσβάλλει τα ερυθρά αιμοσφαίρια της μητέρας. Διαταράσσοντας την παροχή θρεπτικών συστατικών στο έμβρυο, αυτή η ασθένεια μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρή μείωση του βάρους γέννησης – προκαλώντας τελικά έως και 200,000 θανάτους νεογνών, καθώς και 10,000 μητρικούς θανάτους κάθε χρόνο.
Η δομή του πλακούντα είναι περίπλοκα: διαθέτει πολυστρωματικές δομές που αποτελούνται από πολλούς διαφορετικούς τύπους κυττάρων, καθώς και διακλαδισμένα αιμοφόρα αγγεία που ονομάζονται «λαχνοειδή δέντρα» όπου λαμβάνουν χώρα οι μοριακές ανταλλαγές μεταξύ του μητρικού και του εμβρυϊκού αίματος. Αυτές οι δομές μπορούν να παγιδέψουν ερυθρά αιμοσφαίρια μολυσμένα από παράσιτα, περιορίζοντας τη ροή των θρεπτικών ουσιών μεταξύ της μητέρας και του εμβρύου.
Αυτές οι πολύπλοκες δομές είναι εξαιρετικά δύσκολο να αναπαραχθούν χρησιμοποιώντας μοντέλα. αλλά οι ηθικοί περιορισμοί σημαίνουν επίσης ότι οι μολυσμένοι πλακούντες δεν μπορούν απλώς να εξεταστούν κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης. Ως αποτέλεσμα, οι θεραπείες για αυτήν την ασθένεια έχουν αποδειχθεί μέχρι στιγμής ιδιαίτερα δύσκολο να αναπτυχθούν. Για να αντιμετωπίσει αυτή την πρόκληση, η ομάδα του Du ανέπτυξε τον νέο πλακούντα-σε-τσιπ.
Η συσκευή επικεντρώνεται γύρω από μια γέλη εξωκυτταρικής μήτρας που περιέχει ένα ενυδατωμένο δίκτυο σκληρών ινών κολλαγόνου που επιτρέπουν τη διέλευση μοριακών θρεπτικών συστατικών. Οι ερευνητές καλλιέργησαν τη μία πλευρά της γέλης με ένα δείγμα των κυττάρων τροφοβλάστη που βρέθηκαν στο εξωτερικό στρώμα του πλακούντα, τα οποία αλληλεπιδρούν άμεσα με το αίμα της μητέρας. Από την άλλη πλευρά, ανέπτυξαν μια καλλιέργεια των κυττάρων που καλύπτουν το εσωτερικό της ανθρώπινης ομφαλικής φλέβας, τα οποία αλληλεπιδρούν με το αίμα του εμβρύου.
Διόρθωση μιας ιστορικής αποτυχίας στην υγεία των γυναικών
Αυτό το τζελ στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε για τον διαχωρισμό ενός ζεύγους συν-ρέοντος μικρορευστοποιημένων καναλιών - που αντιπροσωπεύουν το αίμα μιας μητέρας και του εμβρύου της. Χρησιμοποιώντας αυτήν την απλοποιημένη ρύθμιση, ο Du και οι συνεργάτες του μόλυναν αίμα στο κανάλι που βλέπει τα τροφοβλαστικά κύτταρα με Plasmodium falciparum και παρατήρησε πώς τα μολυσμένα κύτταρα του αίματος προσκολλήθηκαν στην επιφάνεια, χρησιμοποιώντας ένα συγκεκριμένο μόριο που εκφράζεται από τα κύτταρα του πλακούντα. Στη συνέχεια, παρατήρησαν μια μειωμένη μεταφορά γλυκόζης μέσω του φραγμού της γέλης: αναπαράγοντας ένα βασικό χαρακτηριστικό της ελονοσίας του πλακούντα.
Αυτό το επιτυχημένο αποτέλεσμα δείχνει ότι ο πλακούντας-σε-ένα-τσιπ θα μπορούσε να γίνει μια ζωτική πηγή για τη μελέτη της ελονοσίας του πλακούντα, και πιθανώς ακόμη και άλλων τύπων ασθενειών που σχετίζονται με τον πλακούντα. Προσφέροντας μια ξεκάθαρη άποψη για το πώς εξελίσσεται η ασθένεια, η ομάδα του Du ελπίζει ότι η συσκευή τους θα μπορούσε τελικά να οδηγήσει σε νέες θεραπείες, οι οποίες μπορεί τελικά να σώσουν χιλιάδες ζωές παγκοσμίως κάθε χρόνο.
Οι ερευνητές αναφέρουν τα ευρήματά τους στο Επιστημονικές Εκθέσεις.
