Имплантация эмбриона происходит через несколько дней после оплодотворения. Изучать этот этап наступления беременности непосредственно на людях крайне сложно. Источник: Freepik

На протяжении десятилетий ученые пытались изучить процесс имплантации эмбриона человека, но сталкивались с этическими ограничениями и отсутствием доступа к тканям на ранних сроках беременности.

Группа исследователей из Китая преодолела этот барьер, создав миниатюрную матку на чипе, которая точно воспроизводит биологический процесс прикрепления эмбрионов к слизистой оболочке матки и ключевые события раннего постимплантационного развития. Исследование опубликовано в журнале Cell.

Имплантация эмбриона происходит всего через несколько дней после оплодотворения. Сперматозоид сначала соприкасается со слизистой оболочкой матки, затем прикрепляется к ней и, наконец, проникает внутрь, чтобы установить связь, которая обеспечит беременность.

Существующие лабораторные модели, в том числе культуры плоских клеток и органоиды эндометрия, отражают лишь фрагменты процесса и не учитывают сложное трехмерное взаимодействие между эмбрионом и маткой. В результате многие случаи неудачной имплантации, особенно при экстракорпоральном оплодотворении, остаются малоизученными. Чтобы восполнить этот пробел, исследователи из Китайской академии наук (CAS) создали трехмерную модель эндометрия — ткани, выстилающей матку.

Процесс выращивания искусственного эндометрия в лаборатории. Чтобы изучить процесс имплантации эмбриона, ученые создали трехмерную модель эндометрия. Источник: Unsplash

Сначала ученые поместили клетки эндометрия человека в гелеобразные слои, что позволило им расти и образовывать структуру, очень похожую на настоящую ткань матки — эндометриоид. Его перенесли в микрофлюидный чип — небольшое устройство, которое может контролировать движение жидкостей и питательных веществ.

Среда чипа позволяла тканям вести себя так же, как в организме, а не в традиционной чашке Петри. Что еще более важно, клетки эндометрия, использованные для создания модели, можно было получить с помощью одной биопсии, а система была совместима с клетками, собранными неинвазивно из менструальной крови.

Когда искусственная слизистая оболочка матки была готова, команда поместила в чип два типа эмбрионов. Один из них представлял собой настоящую человеческую бластоцисту, второй — бластоид, созданный в лаборатории из стволовых клеток. Оба установили первоначальный контакт с поверхностью матки, сформировали устойчивые связи с помощью молекулярных сигналов, а затем активно вторглись в ткань, закрепившись в ней, как это происходит на ранних сроках беременности.

Модель матки поможет в решении проблем бесплодия. Источник: Freepik

Когда исследователи создали маточные чипы из клеток женщин с диагнозом «рецидивирующая неудача имплантации», эмбрионы показали гораздо более низкую способность к имплантации. Это отражало реальные клинические результаты и подтверждало, что модель может учитывать индивидуальные особенности пациентов.

Таким образом, система может помочь врачам определить, почему у некоторых пациенток не получается забеременеть с помощью ЭКО, и подбирать лечение на основе индивидуальной реакции матки, а не методом проб и ошибок.