Investigadores en los EE. UU. han desarrollado una "placenta en un chip" que imita de cerca el intercambio molecular de nutrientes entre la madre y el feto durante el embarazo. sarah du y colegas en Florida Atlantic University creó el dispositivo utilizando un par de canales de microfluidos, separados por una intrincada red de fibras hidratadas cultivadas en cada lado con diferentes células placentarias. La configuración permitió al equipo recrear las interrupciones en el intercambio de nutrientes causadas por la malaria placentaria y podría ser un paso clave hacia el desarrollo de un tratamiento para la enfermedad.
La placenta es un órgano que se desarrolla junto con el feto durante el embarazo. Desempeña un papel vital en la mediación del intercambio de nutrientes, oxígeno y productos de desecho entre una madre y su feto en desarrollo. Entre las amenazas más apremiantes para este intercambio está la malaria placentaria: una enfermedad causada por un organismo parasitario unicelular llamado Plasmodium falciparum, que infecta los glóbulos rojos de la madre. Al interrumpir el suministro de nutrientes al feto, esta enfermedad puede resultar en una disminución severa del peso al nacer, causando finalmente hasta 200,000 10,000 muertes de recién nacidos, así como XNUMX XNUMX muertes maternas cada año.
La estructura de la placenta es intrincadamente compleja: presenta estructuras de múltiples capas formadas por muchos tipos diferentes de células, así como vasos sanguíneos ramificados llamados "árboles vellosos" donde tienen lugar los intercambios moleculares entre la sangre materna y fetal. Estas estructuras pueden atrapar glóbulos rojos infectados por parásitos, restringiendo el flujo de nutrientes entre la madre y el feto.
Estas estructuras complejas son excepcionalmente difíciles de reproducir usando modelos; pero las restricciones éticas también significan que las placentas infectadas no pueden simplemente examinarse durante el embarazo. Como resultado, hasta ahora se ha demostrado que los tratamientos para esta enfermedad son particularmente difíciles de desarrollar. Para hacer frente a este desafío, el equipo de Du desarrolló la nueva placenta en un chip.
El dispositivo se centra alrededor de un gel de matriz extracelular que contiene una red hidratada de fibras de colágeno resistentes que permiten el paso de los nutrientes moleculares. Los investigadores cultivaron un lado del gel con una muestra de las células trofoblásticas que se encuentran en la capa exterior de la placenta, que interactúan directamente con la sangre de la madre. Por otro lado, desarrollaron un cultivo de las células que recubren el interior de la vena umbilical humana, que interactúan con la sangre del feto.
Corrigiendo una falla histórica en la salud de la mujer
Luego, este gel se usó para separar un par de canales de microfluidos que fluyen conjuntamente, que representan la sangre de una madre y su feto. Usando esta configuración simplificada, Du y sus colegas infectaron sangre en el canal que enfrenta las células del trofoblasto con Plasmodium falciparum y observó cómo las células sanguíneas infectadas se adherían a la superficie, utilizando una molécula específica expresada por las células placentarias. Posteriormente, observaron una transferencia disminuida de glucosa a través de la barrera de gel: reproduciendo una característica clave de la malaria placentaria.
Este resultado exitoso muestra que la placenta en un chip podría convertirse en un recurso vital para estudiar la malaria placentaria y posiblemente incluso otros tipos de enfermedades relacionadas con la placenta. Al ofrecer una visión clara de cómo se desarrolla la enfermedad, el equipo de Du espera que su dispositivo eventualmente pueda conducir a tratamientos novedosos, que finalmente pueden salvar miles de vidas en todo el mundo cada año.
Los investigadores informan sus hallazgos en Informes científicos.
