Naukowcy z USA opracowali „łożysko na chipie”, które ściśle naśladuje molekularną wymianę składników odżywczych między matką a płodem podczas ciąży. Sara Du i koledzy z Florida Atlantic University stworzyła urządzenie wykorzystujące parę mikroprzepływowych kanałów, oddzielonych misterną siecią uwodnionych włókien wyhodowanych z każdej strony z różnymi komórkami łożyska. Konfiguracja umożliwiła zespołowi odtworzenie zakłóceń w wymianie składników odżywczych wywołanych malarią łożyskową i może być kluczowym krokiem w kierunku opracowania metody leczenia tej choroby.
Łożysko to narząd, który rozwija się wraz z płodem podczas ciąży. Odgrywa istotną rolę w pośredniczeniu w wymianie składników odżywczych, tlenu i produktów przemiany materii między matką a rozwijającym się płodem. Jednym z najpilniejszych zagrożeń tej wymiany jest malaria łożyskowa: choroba wywoływana przez pasożytniczy, jednokomórkowy organizm o nazwie Plasmodium falciparum, który infekuje czerwone krwinki matki. Zakłócając zaopatrzenie płodu w składniki odżywcze, choroba ta może skutkować poważnym zmniejszeniem masy urodzeniowej – ostatecznie powodując do 200,000 10,000 zgonów noworodków, a także XNUMX XNUMX zgonów matek każdego roku.
Struktura łożyska jest misternie złożona: zawiera wielowarstwowe struktury złożone z wielu różnych typów komórek, a także rozgałęzione naczynia krwionośne zwane „drzewami kosmkowymi”, w których zachodzi wymiana molekularna między krwią matki i płodu. Struktury te mogą wychwytywać zakażone pasożytami czerwone krwinki, ograniczając przepływ składników odżywczych między matką a płodem.
Te złożone struktury są wyjątkowo trudne do odtworzenia za pomocą modeli; ale ograniczenia etyczne oznaczają również, że zakażonego łożyska nie można po prostu zbadać w czasie ciąży. W rezultacie metody leczenia tej choroby okazywały się do tej pory szczególnie trudne do opracowania. Aby sprostać temu wyzwaniu, zespół Du opracował nowatorskie łożysko na chipie.
Urządzenie jest skupione wokół żelu macierzy zewnątrzkomórkowej, zawierającego nawodnioną sieć twardych włókien kolagenowych, które umożliwiają przenikanie składników odżywczych. Naukowcy wyhodowali jedną stronę żelu z próbką komórek trofoblastu znajdujących się na zewnętrznej warstwie łożyska, które bezpośrednio oddziałują z krwią matki. Z drugiej strony opracowali hodowlę komórek wyścielających wnętrze ludzkiej żyły pępowinowej, które wchodzą w interakcję z krwią płodu.
Naprawianie historycznej porażki w zdrowiu kobiet
Żel ten został następnie użyty do oddzielenia pary współprzepływających kanałów mikroprzepływowych – reprezentujących krew matki i jej płodu. Korzystając z tej uproszczonej konfiguracji, Du i współpracownicy zainfekowali krew w kanale skierowanym do komórek trofoblastu za pomocą Plasmodium falciparum i obserwowali, jak zakażone krwinki przylegały do powierzchni, wykorzystując specyficzną cząsteczkę wyrażaną przez komórki łożyska. Następnie zaobserwowali zmniejszony transfer glukozy przez barierę żelową: odtwarzając kluczową cechę malarii łożyskowej.
Ten pomyślny wynik pokazuje, że łożysko na chipie może stać się ważnym źródłem do badania malarii łożyskowej, a być może nawet innych rodzajów chorób związanych z łożyskiem. Oferując jasny obraz tego, jak rozwija się choroba, zespół Du ma nadzieję, że ich urządzenie może ostatecznie doprowadzić do nowatorskich metod leczenia, które mogą ostatecznie uratować tysiące istnień ludzkich na całym świecie każdego roku.
Naukowcy zgłaszają swoje odkrycia w Doniesienia naukowe.
