미국의 연구원들은 임신 중 산모와 태아 사이의 분자적 영양소 교환을 유사하게 모방한 "placenta-on-a-chip"을 개발했습니다. 사라 뒤 의 동료들과 플로리다 아틀란틱 대학교 서로 다른 태반 세포가 있는 양쪽에서 배양된 수화된 섬유의 복잡한 네트워크로 분리된 한 쌍의 미세 유체 채널을 사용하여 장치를 만들었습니다. 이 설정을 통해 팀은 태반 말라리아로 인한 영양 교환 중단을 재현할 수 있었으며 질병 치료제 개발을 위한 핵심 단계가 될 수 있습니다.
태반은 임신 중에 태아와 함께 발달하는 기관입니다. 산모와 발달 중인 태아 사이의 영양소, 산소 및 폐기물 교환을 매개하는 데 중요한 역할을 합니다. 이 교환에 대한 가장 시급한 위협 중 하나는 태반 말라리아입니다. Plasmodium falciparum, 이는 어머니의 적혈구를 감염시킵니다. 이 질병은 태아에 대한 영양소 공급을 방해함으로써 출생 시 체중을 심각하게 감소시켜 궁극적으로 매년 최대 200,000명의 신생아 사망과 10,000명의 산모 사망을 초래할 수 있습니다.
태반의 구조는 매우 복잡합니다. 여러 유형의 세포로 구성된 다층 구조와 모체 혈액과 태아 혈액 사이의 분자 교환이 일어나는 "융모 나무"라고 하는 분지 혈관이 특징입니다. 이러한 구조는 기생충에 감염된 적혈구를 가두어 산모와 태아 사이의 영양분 흐름을 제한할 수 있습니다.
이러한 복잡한 구조는 모델을 사용하여 재현하기가 매우 어렵습니다. 그러나 윤리적인 제약은 또한 감염된 태반이 임신 중에 단순히 검사될 수 없다는 것을 의미합니다. 그 결과, 이 질병에 대한 치료법은 지금까지 개발하기가 특히 어렵다는 것이 입증되었습니다. 이 문제를 해결하기 위해 Du의 팀은 새로운 칩 위의 태반을 개발했습니다.
이 장치는 분자 영양소가 통과할 수 있도록 하는 질긴 콜라겐 섬유의 수화된 네트워크를 포함하는 세포외 매트릭스 젤을 중심으로 합니다. 연구자들은 산모의 혈액과 직접적으로 상호작용하는 태반의 바깥층에서 발견되는 영양막 세포 샘플과 함께 젤의 한 면을 배양했습니다. 다른 한편으로, 그들은 태아의 혈액과 상호작용하는 인간 제대 정맥 내부에 있는 세포의 배양물을 개발했습니다.
여성 건강의 역사적 실패를 바로잡다
그런 다음 이 젤을 사용하여 어머니와 태아의 혈액을 나타내는 한 쌍의 공존 미세 유체 채널을 분리했습니다. 이 단순화된 설정을 사용하여 Du와 동료들은 영양막 세포를 향한 채널의 혈액을 다음과 같이 감염시켰습니다. Plasmodium falciparum 태반 세포에서 발현되는 특정 분자를 이용하여 감염된 혈액 세포가 표면에 어떻게 부착되는지 관찰했습니다. 그 후, 그들은 겔 장벽을 통한 포도당 이동 감소를 관찰했습니다. 즉 태반 말라리아의 주요 특징을 재현하는 것입니다.
이 성공적인 결과는 칩 위의 태반이 태반 말라리아 및 다른 유형의 태반 관련 질병을 연구하는 데 중요한 자원이 될 수 있음을 보여줍니다. Du의 팀은 질병이 어떻게 전개되는지에 대한 명확한 시각을 제공함으로써 그들의 장치가 궁극적으로 매년 전 세계적으로 수천 명의 생명을 구할 수 있는 새로운 치료법으로 이어질 수 있기를 희망합니다.
연구진은 과학 보고서.
