Oamenii de ştiinţă au reuşit, în premieră, să creeze în laborator mini-placente artificiale folosind tehnologia de imprimare 3D, deschizând noi posibilităţi pentru studierea dezvoltării sarcinii şi a unor complicaţii grave precum preeclampsia.
Placenta este un organ unic, care apare doar în timpul sarcinii şi se dezvoltă rapid pentru a susţine creşterea fătului, având rol esenţial în schimburile de oxigen, nutrienţi şi hormoni dintre mamă şi copil.
Studierea dezvoltării placentei în primele etape ale sarcinii este extrem de dificilă, deoarece recoltarea de probe în această perioadă ar putea provoca infecţii sau pierderea sarcinii. De asemenea, placenta după naştere este foarte diferită faţă de forma sa timpurie, iar modelele animale nu sunt suficient de similare cu placenta umană, ceea ce limitează valoarea lor ştiinţifică.
Organoizii, structuri celulare care imită funcţiile organelor reale, au revoluţionat cercetarea medicală în ultimii ani. Primii organoizi de placentă au fost obţinuţi în 2018 din trofoblaste - celule specifice placentei - prin cultivarea acestora în geluri derivate din ţesuturi animale. Totuşi, aceste metode nu permit controlul precis al mediului de creştere, iar procesul manual este dificil de reprodus.
„Obţinerea ţesutului placentar din primul trimestru nu este practică şi nici sigură, ceea ce face dificilă studierea sarcinii timpurii. Până la momentul naşterii, placenta suferă atât de multe modificări încât nu mai reflectă structura şi funcţiile pe care le avea la începutul sarcinii”, a declarat, conferenţiar universitar dr. Lana McClements, de la University of Technology Sydney (UTS), Australia, care a condus studiul împreună cu autoarea principală dr. Claire Richards, de la UTS School of Life Sciences.
În noul studiu, publicat recent în revista Nature Communications, echipa de cercetători, de la UTS, a folosit o tehnologie de imprimare 3D, care utilizează celule vii şi materiale biocompatibile, asemănătoare modului de funcţionare al unei imprimante cu jet de cerneală, pentru a combina celulele trofoblastice cu un gel sintetic, controlabil, imprimându-le într-o structură precisă, într-un vas de cultură.
Organoizii astfel obţinuţi s-au dezvoltat diferit faţă de cei crescuţi în geluri animale, formând tipuri de celule mai variate care imită mult mai fidel ţesutul placentei umane timpurii. Prin modificarea condiţiilor de cultură, cercetătorii au putut influenţa organizarea celulară, obţinând modele extrem de precise ale placentei în stadiile iniţiale de sarcină.
Organoizi de placentă în suspensie de gel, pregătiţi pentru secţionare şi analiză la microscop. Foto: Claire Richards, UTS
Această inovaţie are implicaţii majore, mai ales pentru studierea preeclampsiei, o complicaţie severă care afectează 5-8% dintre sarcini şi care provoacă hipertensiune arterială şi afectarea organelor mamei.
Preeclampsia este una dintre principalele cauze de naştere prematură, mortalitate maternă şi infantilă, fiind responsabilă în 2023 pentru peste 260.000 de decese materne şi milioane de pierderi de sarcină la nivel mondial. În prezent, singurul „tratament” este naşterea, cauzele exacte ale acestei afecţiuni nefiind pe deplin cunoscute.
Mini-placentele imprimate 3D pot fi folosite pentru a simula diferite condiţii patologice şi pentru a testa potenţiale tratamente, fără riscuri pentru mamă sau copil.
În cadrul studiului, organoizii de placentă au fost expuşi la un semnal imun prezent în concentraţii mari la femeile cu preeclampsie, iar cercetătorii au observat modul în care aceştia au reacţionat la diverse terapii experimentale.
„Este o etapă importantă către un viitor în care complicaţiile sarcinii vor putea fi anticipate, prevenite şi tratate înainte de a pune în pericol viaţa mamei şi a copilului”, notează autorii studiului.
În viitor, tehnologia ar putea fi combinată cu tehnici precum CRISPR, care permit editarea genelor, pentru a identifica mecanismele complexe care guvernează sarcina.
Totodată, această tehnologie ar putea fi folosită pentru a studia infecţiile, a evalua siguranţa medicamentelor şi a diminua necesitatea experimentelor pe animale, atât pentru obţinerea materialelor biologice, cât şi pentru testarea tratamentelor, au mai indicat autorii cercetării.
