Ученые создали миниатюрную модель матки для изучения имплантации эмбриона
Китайские ученые преодолели ключевое препятствие в репродуктивной медицине, разработав миниатюрную модель матки на микрочипе, которая точно воспроизводит процесс прикрепления человеческого эмбриона к слизистой оболочке. Это достижение открывает новые возможности для изучения причин бесплодия, повышения эффективности ЭКО и доклинических испытаний лекарств в контролируемых лабораторных условиях.
Процесс имплантации, когда микроскопический эмбрион внедряется в стенку матки, является критическим и уязвимым этапом начала беременности. Неудача на этой стадии приводит к прерыванию беременности на самых ранних стадиях. Десятилетия изучение этого процесса у человека было крайне затруднено из-за этических ограничений работы с эмбрионами и сложностей получения образцов тканей ранней беременности. Существующие лабораторные модели не могли воссоздать сложное трехмерное взаимодействие между эмбрионом и маткой.
Исследователи из Китайской академии наук создали трехмерную модель эндометрия (слизистой оболочки матки), поместив человеческие клетки эндометрия в специальный гель внутри микрофлюидного чипа. Это устройство обеспечивает клетки питательными веществами и имитирует естественную среду. Важно, что для создания модели можно использовать клетки, полученные всего из одной биопсии или даже неинвазивно — из менструальной крови.
На созданную искусственную выстилку матки ученые поместили два типа эмбрионов: натуральные человеческие бластоцисты (эмбрионы на 5-6 день развития) и бластоиды — искусственные структуры из стволовых клеток, имитирующие естественные эмбрионы. Внутри чипа оба типа успешно прошли все ключевые стадии имплантации: первоначальный контакт с поверхностью, прочное прикрепление и активное внедрение в ткань.
Модель продемонстрировала клиническую релевантность. Когда «матки-на-чипе» были созданы из клеток женщин с диагнозом «рецидивирующая неудача имплантации» после многократных неудачных попыток ЭКО, эмбрионы в них показали значительно более низкую способность к имплантации, что соответствует реальной практике. Кроме того, платформа была использована для скрининга более 1000 одобренных FDA препаратов, и ученые смогли идентифицировать соединения, улучшающие имплантацию.
Этот прорыв дает исследователям этичный и контролируемый инструмент для изучения раннего развития человека. В перспективе он может помочь врачам понять индивидуальные причины неудач ЭКО и подбирать персонализированное лечение. В настоящее время модель не включает такие важные элементы, как кровеносные сосуды или иммунные клетки, что является направлением для будущих исследований.
Результаты работы в авторитетном научном журнале Cell.