Зачем нужна «ИСКУССТВЕННАЯ» ПЛАЦЕНТА?

О новых возможностях изучения процесса беременности, а также о желчных кислотах матери, которые оказывают влияние на плод.

Недавно мы рассказывали о том, что ученые наконец серьезно «озадачились» изучением важнейшего и самого малоизученного органа – плаценты, в частности адаптационными способностями плаценты к низкому уровню поступления кислорода и питательных веществ (читайте на сайте).

Параллельно с этим в Австрии ученые Vienna University of Technology создали в лаборатории искусственную плаценту. Благодаря данной разработке станет возможным исследовать многие важные вопросы, включая обмен глюкозой между матерью и ребенком. Об этом сообщает издание International Journal of Bioprinting.

До настоящего момента не было известно, от чего зависит проницаемость плаценты, поскольку ее изучение является невероятно сложным. Австрийским специалистам удалось создать искусственную модель плаценты, максимально приближенную к естественному женскому органу. Специально разработанный процесс 3D печати на основе использования фемтосекундного лазера позволил произвести специализированные мембраны из гидрогеля непосредственно внутри микро флюидальных чипов, которые затем наполняются клетками плаценты.

Многие заболевания матери, например, диабет и гипертония, могут влиять на сам плод и на правильность процесса доставки жизненно необходимых веществ к плоду. Модель плаценты позволит внести ясность для медиков по механизмам данных процессов в организме беременной женщины и исследовать вероятные проблемы и сбои. Также не стоит упускать из внимания, что плацента блокирует поступление «вредных» веществ к плоду – и эта ее роль также должна подвергнуться внимательному изучению. В процессе «снабжения» плода задействовано множество параметров и все они взаимодействуют друг с другом и оказывают влияние друг на друга.

Например, в 2016 году стало известно, что желчные кислоты матери необходимы стволовым клеткам плода, а недостаток желчных кислот из-за повреждения плаценты может приводить к заболеваниям системы крови. Исследовательская группа из Lund University (Швеция) и Junshin Clinic Bile Acid Institute (Япония) подтвердила, что для развития гематопоэтических стволовых клеток плода необходимо воздействие желчных кислот, попадающих к нему от матери через плаценту, свои результаты они представили в журнале Cell Stem Cell.

Желчные кислоты (холевые кислоты), секретируемые печенью, у взрослого организма участвуют в переваривании пищи. В экспериментах на беременных мышах было обнаружено, что эти вещества накапливаются у плода в значительном количестве. В печени самого плода их вырабатывается немного, они в основном поступают через плаценту от матери. При этом через плаценту проходят только некоторые из желчных кислот, так как в большинстве своем эти соединения токсичны для плода.

Как было показано в работе команды исследователей в области молекулярной медицины и генной терапии, желчные кислоты необходимы для нормального развития гематопоэтических стволовых клеток потомства. На определенном этапе внутриутробного развития млекопитающих гематопоэтические стволовые клетки населяют печень, в которой правильное складывание белков и созревание этих клеток регулируются, в том числе, и желчными кислотами. Как оказалось, собственных желчных кислот плоду недостаточно для правильного развития стволовых клеток. В экспериментах in vivo установлено, что снижение уровня желчных кислот приводит к накоплению агрегированных белков в стволовых клетках и к значительному сокращению их количества. Авторы предполагают, что повреждение плаценты, которое нарушает трансфер необходимых желчных кислот к плоду, может в дальнейшем вызывать заболевания системы крови, например, лейкемию.

Использование чипов позволяет проводить мониторинг важных биологических параметров, таких как давление, температура, геометрия и снабжение питательными веществами мини органов, контролировать прогресс заболеваний и скорость их регресса. Первоначальные исследования показали, что активность искусственной плаценты на чипе схожа с поведением естественной плаценты: небольшие молекулы могут проникать сквозь плаценту, в то время как большие молекулы остаются снаружи. В настоящее время планируется использовать данную модель для изучения важных аспектов доставки питательных веществ от матери к ребенку.

«Транспортировка веществ через биологические мембраны играет важную роль в различных областях медицины. К ним относятся гематоэнцефалический барьер, прием пищи в желудке и кишечнике, а также в плаценте» — поясняет руководитель научной лаборатории, создавшей искусственную плаценту, профессор Aleksandr Ovsianikov. «Новая технология «орган-на-чипе» — это революционный подход в биомедицине, который в последние годы вызвал большой интерес клинической диагностики, биотехнологии и фармацевтики. Создание человеческих мини-органов должно позволить разработать терапевтические подходы для конкретного пациента, а также представляет собой жизненно важный метод замены экспериментов на животных» — добавляет его коллега профессор биотехнологий Peter Ertl.

Источники: ScienceDaily, Artificial placenta created in the laboratory

International Journal of Bioprinting / Fabrication of placental barrier structures within a microfluidic device utilizing two-photon polymerization

NCBI / Bile Acids Protect Expanding Hematopoietic Stem Cells from Unfolded Protein Stress in Fetal Liver.