Создав систему, точно воспроизводящую слизистую оболочку матки, исследователи из Института Бабрахама и Стэнфордского университета смогли изучить имплантацию человеческих эмбрионов, открыв этот загадочный процесс для дальнейшего изучения. Теперь учёные могут изучать взаимодействие между маткой и эмбрионом, искать причины неудачной имплантации, являющейся основной причиной ранней потери беременности, и причины осложнений беременности.

Работа опубликована в журнале Cell.

«Понимание имплантации эмбриона и его развития сразу после имплантации имеет важное клиническое значение, поскольку эти стадии особенно подвержены неудачам», — сказал доктор Питер Рагг-Ганн, старший руководитель исследовательской группы в Институте Бабрахама, возглавлявший исследование. «В частности, высокий процент неудач имплантации является одним из главных ограничивающих факторов успеха ЭКО».

Примерно через неделю после оплодотворения развивающийся эмбрион имплантируется в слизистую оболочку матки (эндометрий). Этот этап развития является одним из наименее изученных из-за сложности наблюдения за эмбрионом во время и после имплантации.

Разработка модели слизистой оболочки матки

Новая система 3D-моделирования призвана воспроизвести сложные физиологические свойства и клеточный состав эндометрия. Модель создается поэтапно путём объединения различных компонентов эндометриальной ткани. Команда выделила два основных типа клеток, формирующих эндометриальную ткань — эпителиальные клетки и стромальные клетки — из ткани, предоставленной здоровыми людьми, которым была проведена биопсия эндометрия.

Помимо типов клеток, исследователи стремились воссоздать структуру слизистой оболочки матки. Информация, полученная из донорской эндометриальной ткани, использовалась для идентификации компонентов ткани, которые придают слизистой оболочке матки её структуру. Исследователям удалось включить эти компоненты вместе со стромальными клетками в специальный гель, поддерживающий рост клеток толстым слоем. Поверх этого они добавили эпителиальные клетки, которые распространились по поверхности стромальных клеток.

После сборки получилась усовершенствованная копия слизистой оболочки матки, соответствующая биопсии эндометрия по клеточной архитектуре и демонстрирующая реакцию на гормональную стимуляцию, указывающую на восприимчивость созданной искусственной слизистой оболочки матки к имплантации эмбриона.

Наблюдение за имплантацией и характерными признаками постимплантационного развития

Команда исследователей протестировала свою модель, используя донорские эмбрионы человека на ранних стадиях развития, полученные в ходе процедур ЭКО, и обнаружила, что эмбрион — на этом этапе представлявший собой компактный шарик клеток — прошел ожидаемые стадии адгезии и инвазии в эндометриальный каркас. После имплантации эмбрионы увеличили секрецию хорионического гонадотропина человека (ХГЧ), биохимического маркера, используемого в тестах на беременность для подтверждения беременности, а также других белков, связанных с беременностью.

Доктор Рагг-Ганн сказала: «Мы были очень рады увидеть, что наша система высвобождает необходимые факторы, которые нужны для питания эмбриона в первые несколько недель беременности. Предыдущие модели не могли этого достичь, поэтому это стало для нас прорывом».

Кроме того, система поддерживала постимплантационное развитие эмбриона, позволяя анализировать стадии развития эмбриона (12–14 дней после оплодотворения), которые до сих пор оставались в значительной степени неизученными. Исследователи отметили, что имплантированные эмбрионы достигали нескольких этапов развития , таких как появление специализированных типов клеток в эмбрионе, а также формирование типов клеток-предшественников, важных для развития плаценты.

Используя анализ отдельных клеток в местах имплантации, исследователи смогли изучить структуру клеток на границе между эмбрионом и эндометрием, фактически отслеживая молекулярную коммуникацию между тканями. Полученные результаты дают новое понимание сложных взаимодействий между эмбрионом и эндометриальной средой, лежащих в основе развития эмбриона непосредственно после имплантации.

Доктор Ирен Зорзан, соавтор исследования и научный сотрудник, объяснила влияние модели на эту область исследований, заявив: «Имплантация эмбриона и послеимплантационное развитие — это важнейшие события, обычно скрытые от нашего внимания, и это ограничивало наши возможности в изучении клеточных и молекулярных механизмов, лежащих в основе этой критической фазы».

«Теперь мы можем наблюдать за неизученными аспектами самых ранних этапов развития и получить новые сведения о том, как закладываются основы успешной беременности».

Путь к пониманию личных причин бесплодия

Помимо расширения нашего теоретического понимания развития на этом решающем этапе, разработанная командой модель может быть использована для выявления различий в реакции эндометрия на взаимодействие эмбриона и слизистой оболочки матки у женщин, страдающих бесплодием, а также для тестирования методов лечения, которые могут повысить способность эндометрия к восприятию эмбриона.

Доктор Сара Элдеркин, соавтор исследования и старший научный сотрудник, заключила: «Синхронизированная связь между эмбрионом и слизистой оболочкой матки имеет важное значение для здоровья ребёнка и матери. Наша модель позволяет нам понять, как эта связь устанавливается при имплантации, что имеет значение для лечения бесплодия, повышения успешности беременности и раннего выявления нарушений беременности. Мы очень благодарны людям, которые предоставляют излишки эмбрионов для проведения таких исследований, как наше, без которых это было бы невозможно».

Контакты, администрация и авторы