Статья сотрудников лаборатории была опубликована в высокорейтинговом журнале Placenta

В статье "Modeling Preeclampsia: From 2D Cultures to Placenta-on-a-Chip Technologies" российские ученые представили обзор современных клеточных моделей преэклампсии — опасного осложнения беременности. Исследование охватывает двухмерные и  трехмерные культуры, а также передовые технологии с использованием микрофлюидной модели плаценты-на-чипе, позволяющие изучать патологические механизмы на клеточном уровне. В работе подчеркивается потенциал CRISPR-Cas9 и персонализированных моделей для разработки новых методов диагностики и терапии преэклампсии. Эти достижения открывают перспективы более точной и ранней диагностики преэклампсии, а также создания эффективных стратегий лечения.

Прорыв в моделировании преэклампсии: от 2D-культур до плаценты-на-чипе

Преэклампсия — серьезное осложнение беременности, характеризующееся гипертонией и и поражением различных органов беременной женщины. Это заболевание встречается в 2–8% всех беременностей и остается одной из ведущих причин материнской и перинатальной смертности. Несмотря на десятилетия исследований, точные механизмы ее развития до конца не изучены, а существующие терапевтические стратегии лишь ограниченно эффективны. Новое исследование, опубликованное коллективом российских ученых во главе с Евгением Князевым, Полиной Вишняковой, Ольгой Лазаревой и Александром Тоневицким, представляет собой обзор современных клеточных моделей преэклампсии и их потенциала в поиске новых методов диагностики и лечения.

Почему важно изучать преэклампсию?

Плацента является органом, разделяющим кровоток матери и плода при беременности, и играет ключевую роль в развитии преэклампсии. В процессе формирования плаценты специальные клетки в составе развивающегося эмбриона, так называемый трофобласт, должны проникнуть в ткани матки и обеспечить перестройку спиральных артерий матери, чтобы сделать эти артерии нечувствительными к сосудосуживающим и сосудорасширяющим факторам и обеспечить стабильное кровоснабжение плаценты. Нарушения в этом процессе могут приводить к ишемии и гипоксии плаценты, что в свою очередь запускает каскад патологических реакций в организме матери. Изучать преэклампсию можно в исследованиях с участием беременных женщин или животных, однако из-за этических ограничений и значительных физиологических различий между людьми и модельными животными, исследование этой патологии требует альтернативных подходов.

От 2D-культур к технологии орган-на-чипе

Авторы статьи рассматривают эволюцию клеточных моделей преэклампсии, начиная с двухмерных (2D) культур, позволяющих изучать экспрессию генов, молекулярные пути и поведение отдельных клеток, до более сложных трехмерных (3D) и микрофлюидных систем.

2D-культуры, представляющие собой один или несколько слоев клеток на плоской поверхности, остаются важным инструментом для анализа генетических и молекулярных механизмов заболевания, однако их плоская структура не позволяет в полной мере воспроизвести сложное микроокружение плаценты.

3D-культуры, включая объемные аггрегаты клеток (сфероиды или органоиды) или клетки в трехмерном геле из природных или искусственных молекул, обеспечивают лучшую модель для изучения трофобласта и сосудистых структур, позволяя изучать взаимодействие клеток в объемной среде.

Плацента-на-чипе — передовая технология, сочетающая микрофлюидные системы и живые клетки, что позволяет воспроизвести ключевые физиологические процессы в плаценте. В микрофлюидных моделях создается поток жидкости, имитирующий кровоток, что обеспечивает реакцию механорецепторов клеток и постоянное обновление питательной среды. Эти модели предоставляют возможность исследовать влияние гипоксии, воспаления и других факторов на плаценту.

Будущее персонализированной медицины

В исследовании подчеркивается важность разработки персонализированных клеточных моделей на основе клеток пациентов. Применение таких технологий, как CRISPR-Cas9, для редактирования генов, связанных с преэклампсией, открывает новые горизонты для целенаправленной терапии и поиска биомаркеров, что может привести к ранней диагностике и индивидуальному подбору схемы лечения заболевания.

Таким образом, современные клеточные модели преэклампсии предоставляют ученым мощный инструмент для изучения этого сложного состояния, открывая перспективы для создания более эффективных методов диагностики и терапии.