Во время беременности плацента человека играет множество важных ролей, включая выработку гормонов и переработку питательных веществ и отходов. Он также служит барьером для защиты развивающегося плода от внешних токсических веществ. Однако некоторые лекарства все же могут нарушить плацентарный барьер. В исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications , группа под руководством исследователей из Токийского медицинского и стоматологического университета (TMDU) разработала органоидную модель плацентарного барьера на основе стволовых клеток трофобласта (TS) для поддержки дальнейших биологических исследований.
Ворсинки плаценты человека помогают сформировать барьер и окружены слоем клеток, называемых трофобластами. Поскольку структурная природа ворсинок имеет решающее значение для ее функции, клеточные линии и другие методы, используемые для воспроизведения физиологии плаценты в лабораторных экспериментах, оказались неадекватными. Первичные плацентарные клетки также трудно поддерживать в культуре. Поэтому группа TMDU стремилась разработать эффективную модель ворсин плаценты in vitro с использованием TS-клеток.
«Клетки TS обладают способностью дифференцироваться во все виды плацентарных клеток, включая плаценту человека», — говорит доктор Такеши Хори, ведущий автор исследования. «Однако было сложно создать модель барьера с использованием TS-клеток».
В плаценте человека имеются плацентарные ворсинки, поверхность ворсинок состоит из синцитиотрофобластов, также называемых барьерными клетками, которые служат основным барьером против чужеродных веществ. Однако некоторые лекарства, принимаемые беременными женщинами, могут проникать через плацентарный барьер и оказывать нежелательное воздействие на плод. Фото: Кафедра диагностических и терапевтических систем TMDU.
Команда сначала создала органоиды трофобласта — тип трехмерной модели клетки, которая может более эффективно имитировать структурные и биологические детали органа. После тестирования трех типов питательной среды они определили оптимальные условия для поддержания образования сферических органоидов.
«Внешний слой органоида содержал один слой клеток, называемых синцитиотрофобластами», — объясняет доктор Хирокадзу Кадзи, старший автор. «Этот слой эффективно отображал барьерную функцию, которую мы стремились имитировать с помощью этой модели».
Основываясь на условиях культивирования сферических органоидов, исследователи создали более плоские органоиды с контейнером столбчатого типа, чтобы легко оценить перемещение соединений через барьерный слой. Исследователи использовали различные методы, чтобы подтвердить целостность барьера и уровни созревания плоских органоидов, а также обеспечить надежность системы. Их анализ также показал, что модель можно использовать для оценки того, насколько хорошо различные соединения могут преодолевать барьер, в частности, путем изучения коэффициентов проницаемости.
«Использование органоидов в качестве модели плацентарного барьера поможет ученым лучше понять общую биологию плаценты и потенциальную токсичность лекарств», — говорит доктор Хори. «Мы также разработали нашу модель таким образом, чтобы клетки можно было легко культивировать и оценивать с помощью микроскопического наблюдения».
Органоидная модель на основе TS-клеток , созданная в этом исследовании, эффективно решает многие трудности, которые ранее препятствовали лабораторным оценкам физиологии плаценты. Это будет полезный инструмент не только для выяснения деталей развития этого органа, но и для оценки скорости переноса и уровня токсичности различных соединений. В процессе разработки лекарств это будет иметь решающее значение, чтобы избежать повреждения плаценты или плода.
