Плацента — сложный и плохо изученный орган, который прикрепляет развивающийся плод к матке, питает ребенка и обеспечивает барьер для распространения микроорганизмов от инфицированной матери к плоду, объяснила старший исследователь Кэролин Койн, доктор философии.D., доцент микробиологии и молекулярной генетики в Медицинской школе Питта и член MWRI.
«Человеческая плацента уникальна и не похожа на плаценту других многих других плацентарных млекопитающих», — сказала она. «С нашей новой моделью в наборе инструментов исследования мы и другие ученые надеемся расширить наши знания о плаценте, изучить ее функцию и узнать, как она может предотвратить большинство, но не все материнские инфекции, вызывающие проблемы для ребенка.
В настоящее время исследователи могут получать и изучать клеточные линии плаценты, но такие клетки не сливаются спонтанно, чтобы сформировать характерную структуру человеческого органа. Некоторые ученые изучают клетки, называемые первичными трофобластами человека, которые изолированы от плаценты, полученной после родов, но такие клетки не делятся, их труднее получить и их труднее генетически манипулировать, чтобы узнать о биохимических путях, которые играют роль в плацентарная функция, Dr.
Койн сказал.
Доктор.
Команда Койна использовала другой подход: они культивировали линию клеток трофобласта плаценты человека в системе биореактора микрогравитации, разработанной НАСА. Трофобласты вместе с клетками кровеносных сосудов добавляли к маленьким шарикам декстрана, которые затем вращали в контейнере, заполненном жидкостью для культивирования клеток, создавая напряжение сдвига и вращательные силы, чтобы лучше имитировать среду на границе раздела матери и плода, чем статические системы культивирования клеток.
В результате клетки сливаются с образованием синцитиотрофобластов и, таким образом, более напоминают первичные клетки, выстилающие самый внешний слой древовидной или ворсинчатой структуры плацентарной ткани человека. Затем исследователи проверили функциональные свойства своей модели, подвергнув ее воздействию вируса и Toxoplasma gondii, паразита, обнаруженного в фекалиях кошек, который может привести к инфицированию плода, вызывая выкидыш, врожденное заболевание и / или инвалидность в более позднем возрасте.
«Мы обнаружили, что синцитиотрофобласты, сформированные в нашей системе, воспроизводят барьерные свойства естественных клеток, и они противостоят заражению модельным вирусом и тремя генетически различными штаммами токсоплазмы», — сказал соисследователь Джон П. Бойл, доктор философии.D., доцент биологических наук Питта. «С помощью этой модели мы можем экспериментировать с различными биологическими факторами, чтобы увидеть, что может позволить инфекционному агенту проникнуть через плацентарный барьер к плоду."
Понимание плаценты может однажды привести к способам предотвращения повреждения плода от так называемых TORCH-инфекций: токсоплазмоза, краснухи, цитомегаловируса, герпеса и ВИЧ, добавил он.
Исследователи начинают использовать свою модель, чтобы проверить, может ли вирус Зика и другие патогены, связанные с врожденным заболеванием, инфицировать клетки плаценты и / или проникать через плацентарный барьер.
В состав исследовательской группы входят Кэмерон МакКонки, Б.S., Элизабет Делорм-Аксфорд, доктор философии.D., и Йоэль Садовский, М.D., весь Университет Питтсбурга; Шерил А. Никерсон, доктор философии.D., Университета штата Аризона; и Кван Сик Ким, М.D., Университета Джона Хопкинса.
Проект финансировался грантами AI081759 и HD075665 Национальных институтов здравоохранения и фондом Burroughs Wellcome Fund.