Плацентата е уникален временен орган, който съществува само по време на бременност, като расте с тумороподобна скорост до размера на малка чиния. Плацентата е от съществено значение за растежа на всяко бебе, но ни липсват ключови подробности за това как се развива. Изучаването на плацентата по време на бременност е трудно, тъй като вземането на проби носи риск от въвеждане на инфекция или предизвикване на спонтанен аборт. А плацентарната тъкан след раждането е много различна от ранната си форма. Животинските плаценти често се различават от човешките, така че изучаването им е с ограничена полза.
В ново изследване, публикувано в Nature Communications, беше съобщено за първите 3D-отпечатани изкуствени мини-плаценти. Тези „плацентарни органоиди“ са напредък спрямо по-ранни усилия и ще дадат на учените нови начини за изучаване на бременността и ще хвърлят светлина върху усложнения като прееклампсия.
Малка органи в лабораторията
Още: Вируси са причината да оцелеем и съществуваме
Описани за първи път през 2009 г., органоидите бяха пробив в медицинските изследвания. Оттогава учените са отглеждали органоиди от широк спектър от човешки органи, като са вземали стволови клетки и са ги поставяли в гел, подобно на пръчици, суспендирани в желе. Този гел имитира тъканта, в която се поддържат клетките, и им позволява да образуват клъстери, докато растат и се делят.
През 2018 г. първите плацентарни органоиди бяха отгледани от трофобласти – вид клетка, която се среща само в плацентата. Изследователите използват плацентарни органоиди, за да разкрият скрити процеси на ранна бременност. По-голямата част от тези изследвания обаче разчитат на гелове, получени от животни, които не могат да бъдат модифицирани, за да отразяват средата на растеж на истинската плацента. Също така, ръчното суспендиране на клетки в гелове затруднява създаването на много органоиди.
3D печат на плаценти
Биопечатът е вид 3D технология за печат, която използва живи клетки и щадящи клетките материали, за да създаде 3D структури. Учените Клеър Ричардс и Лана МакКлементс от Технологичния университет в Сидни са смесили трофобластните клетки от плацентата със синтетичен, контролируем гел и ги отпечатали 3D в културална плака в прецизни капчици, подобно на мастилено-струен офис принтер. Техните отпечатани клетки се превърнали в плацентарни органоиди и ги сравнили с органоиди, направени със съществуващи ръчни методи.
Органоидите, които отгледали в биопринтирания гел, се развили различно от тези, отгледани в гел, получен от животни, и образували различен брой клетъчни подтипове. Това показа, че средата, в която се отглеждат органоидите, може да контролира начина им на узряване.
Тези органоиди били много подобни на човешката плацентарна тъкан, предоставяйки точен модел на ранната плацента. Ричардс и МакКлементс можели да променят начина, по който клетките се организират, като извадили младите органоиди от гела и ги оставили да плуват в течната си храна.
Отглеждането на плацентарни органоиди създава нов начин за изследователите да изучават ключови процеси в ранната бременност, да разкриват причините за сериозни състояния като прееклампсия и да намират нови лечения.
Снимки: Клеър Ричардс
Защо разбирането на плацентата е толкова важно
Още: Ново изследване - мръсният въздух стига чак до плацентата
През 2023 г. усложненията при бременност доведоха до над 260 000 смъртни случая на майки и милиони загуби на бебета в световен мащаб. Едно сериозно усложнение при бременност, свързано с плацентарна дисфункция, е прееклампсията, която засяга 5–8% от бременностите. Тя причинява високо кръвно налягане и може да увреди органите, често с малко предупреждение.
Прееклампсията може да доведе до преждевременно раждане и сериозни здравни рискове както за майката, така и за бебето. Тя също така увеличава риска от дългосрочни здравословни проблеми за майката, като сърдечни заболявания, диабет и бъбречни заболявания. В момента няма лечение освен раждането, защото все още не разбираме напълно какво го причинява.
Рискови фактори като раса, възраст, затлъстяване, съществуващо високо кръвно налягане, диабет, автоимунни заболявания и използване на асистирана репродуктивна терапия могат да идентифицират жени, които са по-склонни да развият прееклампсия. Понякога жените могат да предотвратят това, като приемат ниски дози аспирин от ранна бременност, но изследователите все още не са открили ефективен начин за предотвратяване на всички случаи.
Ако се развие прееклампсия, има няколко лекарствени варианта за лечение на промените в кръвното налягане, но единственото лечение е раждането на бебето. Това често води до преждевременно раждане и предизвикателствата, които идват с преждевременното раждане.
Още: Д-р Ваньо Везиров и неговият медицински „Оскар“ (ВИДЕО)
Как по-добрите мини-плаценти могат да помогнат
С плацентарните органоиди учените могат да започнат да сглобяват пъзела на усложненията при бременност и да тестват нови лекарства безопасно. Например, те са изложили техните биопринтирани органоиди на имунен сигнал, открит във високи нива при жени с прееклампсия, след което тествали потенциални лечения, за да видят как органоидите растат и реагират.
Надграждайки това, биопринтираните органоиди биха могли да бъдат разширени, за да се разбере по-добре бременността, като се използват инструменти като CRISPR за редактиране на гени в клетките и разкриване на важни играчи в този строго хореографиран процес. Те биха могли да се използват за изучаване на инфекции и тестване на лекарства за тяхната безопасност и ефективност в голям мащаб.
Биопринтирането подобрява точността, повторяемостта и намалява нуждата от животни в изследванията – както за снабдяване с материали, така и за тестване на лекарства.
С усъвършенстването на тези модели се приближаваме към бъдеще, в което усложненията при бременност могат да бъдат предвидени, предотвратени и лекувани, преди да изложат на риск живота.
