Плацентарная система: реалистичная модель поможет лечить патологии беременных
Как российская технология изменит процесс создания новых лекарств
Российские ученые создали более совершенную клеточную модель плаценты, которая лучше соответствует естественному строению органа, чем существующие аналоги. Медики добились этого благодаря размещению между традиционными для таких систем клеточными слоями прослойки с макрофагами, которые играют важную роль во время беременности и отвечают за то, чтобы плод не отторгался организмом матери. Разработка предназначена для поиска новых методов лечения осложнений и создания лекарственных препаратов. Клинические исследования с участием реальных пациенток представляют серьезную проблему, так как противоречат медицинской этике, отметили эксперты. Изобретение может заметно упростить и ускорить этот процесс, полагают они.
Модель плаценты
Специалисты Российского университета дружбы народов имени Патриса Лумумбы вместе с коллегами из НМИЦ Акушерства, гинекологии и перинатологии имени В.И. Кулакова, Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» и Сколтеха разработали реалистичную модель «плаценты на чипе», которая точнее отражает особенности органа, чем существующие аналоги. Между традиционными для таких разработок слоями синцитиотрофобласта (выполняет функцию всасывания питательных веществ из крови матери) и эндотелия ученые разместили прослойку коллагенового геля с макрофагами, что больше соответствует структуре естественной плаценты.
— Макрофаги тоже часть плаценты, очень важная часть, которая, по нашим данным, даже определяет некоторые патологии. Но макрофагов нет в существующих моделях. В реальности у ворсины плаценты есть несколько слоев — это синцитиотрофобласт, который покрывает ее, а внутри — клетки эндотелия. Посередине между ними строма, а в ней как раз макрофаги. До нас этот клеточный компонент вообще никто не обсуждал и не использовал, хотя он необходим, — сказала доцент кафедры гистологии, цитологии и эмбриологии медицинского института РУДН Полина Вишнякова.
Как пояснила исследователь, плацента — это временный орган. Когда оплодотворенная клетка начинает делиться, то образуются два компонента: эмбриобласт, из которого развивается сам эмбрион, а вокруг — трофобласт, из которого развивается плацента и внедряется в матку. Его функция — питание и обмен питательными веществами. Плод не может дышать сам, поэтому транспорт кислорода происходит как раз в плаценте. Она омывается кровью матери и через трансплацентарный барьер происходит обмен кислородом и углекислым газом с плодом.
При этом макрофаги локализованы в организме повсеместно. Это клетки врожденного иммунитета, которые есть в любом органе. Они отвечают за фагоцитоз — поглощение патогенных веществ и бактерий. Макрофаги поедают умершие, вирус-зараженные и могут съедать опухолевые клетки. В плаценте у них важнейшая функция — поддерживать нормальный иммуннотолерантный фон, чтобы ребенок не отторгался организмом матери.
Для чего используют разработку
— Нашу разработку можно использовать для моделирования и поиска способов лечения больших акушерских синдромов, например преэклампсии. Это очень серьезное заболевание, поражающее до 7% всех беременностей. Оно проявляется как повышенное артериальное давление и белок в моче у матери после 20-й недели беременности. Пациентка фактически может умереть, если ее не родоразрешить, например кесаревым сечением. Когда плаценту вынимают, женщине сразу становится легче и вся симптоматика уходит, — сказала Полина Вишнякова.
По словам специалиста, беременные — это особая группа пациентов, на которой очень сложно проводить клинические исследования лекарств. Поэтому часто с этой целью используют мышей, но их физиология сильно отличается от человеческой. С помощью предложенной учеными модели можно рассчитать общий трансплацентарный транспорт веществ, то есть какое количество препарата попадает из крови матери в кровь ребенка через плаценту. Например, сейчас исследователи проводят эксперименты, чтобы выяснить, в каких концентрациях туда проникает никотин.
Как отметила заведующая эмбриологической лабораторией центра репродукции «Линия жизни», эмбриолог Татьяна Трошина, на подобных моделях можно изучать, как идет развитие человека на ранних стадиях и тестировать новые лекарства. Плацента — сложная структура, состоящая из клеток материнского и эмбрионального происхождения, нарушение формирования и функций плаценты может привести к задержке внутриутробного развития и гибели эмбриона, поэтому разработка технологии «плацента на чипе» представляется исключительно важной.
— Действительно, макрофаги играют важную роль во всем организме, в том числе и в плаценте. Давно известно, что они поедают некоторые клетки, но около 10 лет назад был открыт еще один вид макрофагов, которые активны в момент восстановления тканей от воспаления. Скорее всего, они и осуществляют контроль, чтобы плод не отторгался организмом матери. Сейчас открывают все новые их функции, в том числе и во время беременности, — сказал старший научный сотрудник Института иммунологии и физиологии Уральского отделения РАН Михаил Болков.
Предложенное учеными решение очень прогрессивно с точки зрения развития науки, и в частности биомедицины, считает врач акушер-гинеколог Центра репродуктивного здоровья «СМ-Клиника» Дарья Казакова. Во всем мире существует огромная проблема с проведением клинического этапа испытаний на беременных женщинах, так как практически всегда это противоречит медицинской этике и является попросту невозможным.
— Тем не менее на данный момент вызывает сомнение утверждение, что мы можем полностью заменить этап клинических исследований, используя предложенную технологию. Моделирование ситуации в условиях лаборатории, даже используя самые современные технологии, не равно протеканию тех же процессов в живом организме. И именно поэтому клинический этап испытаний всегда проводится на людях, причем группа испытуемых должна подбираться особым образом, и при этом учитывается огромное количество факторов. А вот что касается доклинического этапа испытаний, я думаю, это действительно прогресс, который скоро войдет в нашу жизнь, — сказала она.
При проведении доклинического этапа можно сравнить данные, полученные при испытаниях на лабораторных животных, с данными, полученными при использовании «плаценты на чипе». И если при этом сравнении статистически значимых отличий не получим, можно действительно удешевить, сократить по времени и сделать более гуманным данный этап, резюмировала специалист.
