Імплантація ембріона – найважливіший етап вагітності, який відбувається через кілька днів після запліднення. Ембріон, якому на той момент 5-6 днів, досягає матки, прикріплюється до її слизової оболонки і впроваджується в тканину, щоб розвиватися далі. Помилки на цьому етапі — найчастіша причина невдач ЕКЗ, навіть якщо сам ембріон цілком здоровий.
Вивчати імплантацію у людини непросто. Етичні обмеження не дозволяють проводити експерименти з природними ембріонами, а ранні тканини вагітності можна отримати лише за рідкісних медичних процедур, наприклад, гістеректомії (видалення матки).
Існуючі лабораторні моделі, такі як плоскі клітинні культури або органоїди ендометрію, не здатні відтворити складну тривимірну взаємодію ембріона з маткою.
Дослідники з Китайської академії наук вирішили змінити ситуацію та створили міні-матку на чіпі — тривимірну модель ендометрію, яка дозволяє відтворити всі ключові етапи прикріплення ембріона та раннього розвитку після імплантації у контрольованих умовах.
Для цього клітини ендометрію поміщали у гель, де вони самі формували структуру, максимально близьку до природної слизової оболонки. Ця тканина, відома як ендометріоїд, містилася в мікрофлюїдний чіп, який імітує рух поживних речовин та рідини, створюючи умови, наближені до матки. У результаті тканини функціонували так само, як в організмі, а не як у чашці Петрі. Більш того, клітини ендометрію для моделі можна було отримати з однієї біопсії, а сама система також працювала з клітинами, зібраними неінвазивно, наприклад, менструальної крові.
Коли штучна слизова оболонка матки була готова, команда помістила у чіп два типи ембріонів. Перший — справжня людська бластоциста, що складається зі 100–200 клітин, що швидко діляться. Другий - бластоїди, лабораторно створені структури зі стовбурових клітин, які імітують природні бластоцисти. Їх можна масово виготовляти, зберігаючи стабільні генетичні властивості.
Експерименти показали, що ембріони проходили повний цикл імплантації: стикалися з тканиною, закріплювалися за допомогою молекулярних сигналів та впроваджувалися у слизову оболонку.
При використанні клітин жінок із невдалими процедурами ЕКЗ ембріони прикріплювалися гірше, що відображає реальні клінічні спостереження. Крім того, на чіпі протестували понад 1000 схвалених FDA препаратів та виявили речовини, що підвищують ймовірність імплантації.
Розробка відкриває нові можливості для вивчення причин безпліддя, індивідуального налаштування методів ЕКЗ та тестування ліків у безпечних та етичних умовах. У майбутньому модель планують доопрацювати, додавши кровоносні судини та імунні клітини, щоб ще точніше відтворювати людську біологію.
