Para peneliti di AS telah mengembangkan "plasenta-on-a-chip" yang sangat mirip dengan pertukaran molekul nutrisi antara ibu dan janin selama kehamilan. Sarah Du dan rekan-rekan di Florida Atlantic University menciptakan perangkat menggunakan sepasang saluran mikofluida, dipisahkan oleh jaringan rumit serat terhidrasi yang dikultur di setiap sisi dengan sel plasenta yang berbeda. Penyiapan memungkinkan tim untuk menciptakan kembali gangguan pada pertukaran nutrisi yang disebabkan oleh malaria plasenta, dan dapat menjadi langkah kunci menuju pengembangan pengobatan untuk penyakit tersebut.
Plasenta adalah organ yang berkembang bersama janin selama kehamilan. Ini memainkan peran penting dalam memediasi pertukaran nutrisi, oksigen, dan produk limbah antara ibu dan janinnya yang sedang berkembang. Di antara ancaman yang paling mendesak untuk pertukaran ini adalah malaria plasenta: penyakit yang disebabkan oleh parasit, organisme bersel tunggal bernama Plasmodium falciparum, yang menginfeksi sel darah merah ibu. Dengan mengganggu suplai nutrisi ke janin, penyakit ini dapat menyebabkan penurunan berat badan lahir yang parah – pada akhirnya menyebabkan hingga 200,000 kematian bayi baru lahir, serta 10,000 kematian ibu setiap tahun.
Struktur plasenta sangat kompleks: menampilkan struktur berlapis-lapis yang terdiri dari berbagai jenis sel, serta pembuluh darah bercabang yang disebut "pohon vili" di mana pertukaran molekul antara darah ibu dan janin terjadi. Struktur ini dapat menjebak sel darah merah yang terinfeksi parasit, membatasi aliran nutrisi antara ibu dan janin.
Struktur kompleks ini sangat menantang untuk direproduksi menggunakan model; tetapi kendala etika juga berarti bahwa plasenta yang terinfeksi tidak dapat diperiksa begitu saja selama kehamilan. Akibatnya, pengobatan untuk penyakit ini sejauh ini terbukti sangat sulit untuk dikembangkan. Untuk mengatasi tantangan ini, tim Du mengembangkan plasenta-on-a-chip yang baru.
Perangkat ini dipusatkan di sekitar gel matriks ekstraseluler yang mengandung jaringan terhidrasi dari serat kolagen tangguh yang memungkinkan nutrisi molekuler melewatinya. Para peneliti membiakkan satu sisi gel dengan sampel sel trofoblas yang ditemukan di lapisan luar plasenta, yang berinteraksi langsung dengan darah ibu. Di sisi lain, mereka mengembangkan kultur sel yang melapisi bagian dalam vena umbilikalis manusia, yang berinteraksi dengan darah janin.
Memperbaiki kegagalan historis dalam kesehatan wanita
Gel ini kemudian digunakan untuk memisahkan sepasang saluran mikofluida yang mengalir bersama – mewakili darah ibu dan janinnya. Dengan menggunakan pengaturan yang disederhanakan ini, Du dan rekannya menginfeksi darah di saluran yang menghadap sel trofoblas dengan Plasmodium falciparum dan mengamati bagaimana sel darah yang terinfeksi menempel pada permukaan, menggunakan molekul spesifik yang diekspresikan oleh sel plasenta. Selanjutnya, mereka mengamati penurunan transfer glukosa melintasi penghalang gel: mereproduksi fitur kunci dari malaria plasenta.
Hasil yang sukses ini menunjukkan bahwa plasenta-on-a-chip bisa menjadi sumber penting untuk mempelajari malaria plasenta, dan bahkan mungkin jenis penyakit terkait plasenta lainnya. Dengan menawarkan pandangan yang jelas tentang bagaimana penyakit ini berkembang, tim Du berharap bahwa perangkat mereka pada akhirnya dapat mengarah pada perawatan baru, yang pada akhirnya dapat menyelamatkan ribuan nyawa secara global setiap tahun.
Para peneliti melaporkan temuan mereka di Laporan Ilmiah.
