Исследователи в США разработали «плаценту на чипе», которая точно имитирует молекулярный обмен питательными веществами между матерью и плодом во время беременности. Сара Ду и коллеги в Флоридский Атлантический Университет создал устройство, используя пару микрожидкостных каналов, разделенных сложной сетью гидратированных волокон, культивируемых с каждой стороны разными плацентарными клетками. Установка позволила команде воссоздать нарушения обмена питательных веществ, вызванные плацентарной малярией, и может стать ключевым шагом на пути к разработке лечения этой болезни.
Плацента – это орган, который развивается вместе с плодом во время беременности. Он играет жизненно важную роль в обмене питательными веществами, кислородом и отходами между матерью и ее развивающимся плодом. Среди наиболее насущных угроз этому обмену — плацентарная малярия: заболевание, вызываемое паразитическим одноклеточным организмом, названным Plasmodium тропической, который заражает эритроциты матери. Нарушая снабжение плода питательными веществами, это заболевание может привести к серьезному снижению массы тела при рождении, что в конечном итоге приводит к гибели до 200,000 10,000 новорожденных, а также XNUMX XNUMX материнских смертей ежегодно.
Плацента имеет сложную структуру: многослойные структуры, состоящие из множества различных типов клеток, а также разветвленные кровеносные сосуды, называемые «ворсинчатыми деревьями», в которых происходит молекулярный обмен между кровью матери и плода. Эти структуры могут задерживать инфицированные паразитами эритроциты, ограничивая поток питательных веществ между матерью и плодом.
Эти сложные структуры исключительно сложно воспроизвести с помощью моделей; но этические ограничения также означают, что инфицированные плаценты нельзя просто исследовать во время беременности. В результате лечение этого заболевания до сих пор оказалось особенно трудным для разработки. Чтобы решить эту проблему, команда Ду разработала новую плаценту на чипе.
Устройство основано на геле внеклеточного матрикса, содержащем гидратированную сеть жестких коллагеновых волокон, которые позволяют проходить молекулярным питательным веществам. Исследователи культивировали одну сторону геля с образцом клеток трофобласта, обнаруженных на внешнем слое плаценты, которые непосредственно взаимодействуют с кровью матери. С другой стороны, они разработали культуру клеток, которые выстилают внутреннюю часть пупочной вены человека и взаимодействуют с кровью плода.
Исправление исторического провала в женском здоровье
Затем этот гель был использован для разделения пары совпадающих микрожидкостных каналов, представляющих кровь матери и ее плода. Используя эту упрощенную схему, Ду и его коллеги заразили кровь в канале, обращенном к клеткам трофобласта, с помощью Plasmodium тропической и наблюдали, как инфицированные клетки крови прикреплялись к поверхности, используя специфическую молекулу, экспрессируемую плацентарными клетками. Впоследствии они наблюдали уменьшение переноса глюкозы через гель-барьер, воспроизводя ключевую особенность плацентарной малярии.
Этот успешный результат показывает, что плацента на чипе может стать жизненно важным ресурсом для изучения плацентарной малярии и, возможно, даже других типов заболеваний, связанных с плацентой. Предлагая четкое представление о том, как развивается болезнь, команда Ду надеется, что их устройство может в конечном итоге привести к новым методам лечения, которые в конечном итоге могут ежегодно спасать тысячи жизней во всем мире.
Исследователи сообщают о своих выводах в Научные доклады.
