Jak organy w laboratorium pomagają badać rozwój łożyska i ciążę

Streszczenie
Naukowcy z Uniwersytetu Duke porównali prawdziwe ludzkie łożyska z tzw. organoidami trofoblastu – miniaturowymi modelami łożysk wyhodowanymi w laboratorium. Skupili się na badaniu syncytiotrofoblastu (STB), czyli komórki odpowiedzialnej za odżywianie i ochronę płodu. Odkryli trzy różne typy jąder w obrębie STB i wykazali, że sposób hodowli organoidów wpływa na to, jak te komórki się rozwijają i jakie funkcje pełnią. Badania potwierdzają, że organoidy mogą wiernie odtwarzać procesy zachodzące w łożysku, co otwiera nowe możliwości badania ciąży i jej zaburzeń.

---

Czy można w laboratorium odtworzyć fragment ludzkiego łożyska? Tak! A to może pomóc w lepszym zrozumieniu ciąż i chorób ciążowych.

Badacze z Uniwersytetu Duke w USA postanowili przyjrzeć się jednemu z najważniejszych, a zarazem najbardziej tajemniczych elementów ludzkiego łożyska – warstwie komórek zwanej syncytiotrofoblastem (STB). Ta warstwa, będąca ogromną komórką z miliardami jąder, odgrywa kluczową rolę w odżywianiu i ochronie rozwijającego się płodu.

Co zbadano?

Zespół naukowców porównał prawdziwe ludzkie łożysko z tzw. organoidami trofoblastu (TOs) – czyli miniaturowymi, sztucznie wyhodowanymi modelami łożyska w warunkach laboratoryjnych. Wykorzystali nowoczesne techniki sekwencjonowania RNA z pojedynczych jąder komórkowych, by sprawdzić, jak komórki STB rozwijają się i funkcjonują w tych modelach.

Dlaczego to ważne?

STB to unikalna komórka, ponieważ nie składa się z pojedynczego jądra – ma ich miliardy. To sprawia, że trudno ją analizować klasycznymi metodami. Sekwencjonowanie pojedynczych jąder (a nie całych komórek) pozwoliło odkryć trzy różne typy jąder w obrębie STB:

1. Typ młodociany – przejściowa forma między komórkami macierzystymi a dojrzałymi STB.
2. Typ tlenowy – komórki reagujące na poziom tlenu i związane z funkcją naczyń krwionośnych.
3. Typ transportowy – specjalizujące się w przekazywaniu substancji od matki do dziecka.

Różne warunki, różne wyniki

Naukowcy przetestowali różne sposoby hodowli organoidów. Gdy STB znajdowały się na zewnątrz organoidu (STB⁽out⁾), przypominały bardziej naturalne warunki w łożysku i wykazywały większą aktywność biologiczną. Produkowały też więcej hormonów ciążowych. Z kolei w warunkach z odwróconą orientacją (STB⁽in⁾), rozwijał się głównie typ tlenowy STB.

Jakie geny rządzą rozwojem STB?

Oprócz identyfikacji różnych typów jąder STB, badacze odkryli geny, które mogą regulować ten rozwój. Szczególnie interesujący okazał się gen RYBP – gdy go wyciszono metodą CRISPR/Cas9, zaburzyło to równowagę między typami STB i zmniejszyło produkcję ważnych hormonów, np. laktogenu łożyskowego (CSH1).

Co z tego wynika?

• Organoidy to cenne narzędzie do badania rozwoju łożyska i jego chorób, takich jak stan przedrzucawkowy.
• Środowisko hodowli ma duży wpływ na to, jak rozwija się STB – można nim sterować.
• Geny takie jak RYBP mogą być kluczowe dla równowagi między różnymi funkcjami STB – np. produkcją hormonów a reakcją na stres.

Podsumowanie

Choć łożysko to jeden z najmniej poznanych organów, ta praca pokazuje, że dzięki nowoczesnym modelom i technologiom można lepiej zrozumieć jego działanie. W przyszłości może to pomóc w diagnostyce i leczeniu problemów związanych z ciążą, a także w lepszym modelowaniu ciąży w warunkach laboratoryjnych.

Autorzy: M. Keenen, L. Yang, H. Liang, V. Farmer, R. Worota, R. Singh, A. Gladfelterauthor, C. Coyne

Niniejsze streszczenie odnosi się do artykułu Comparative analysis of the syncytiotrophoblast in placenta tissue and trophoblast organoids using snRNA sequencing

• Nauki medyczne
• popularyzacja