Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Менструация на чипе

На искусственной модели женской половой системы можно изучать все стадии менструального цикла.

В последнее время все чаще появляются сообщения об органоидах – крохотных моделях человеческих органов, выращенных из настоящих человеческих клеток. Такие модели нельзя называть органами в миниатюре, они все-таки не могут делать многие вещи, которые делают настоящие органы. Однако некоторые важные процессы на них изучать можно.

То, что сделали исследователи из Северо-Западного университета, очень похоже на такие модели, хотя здесь речь идет сразу о нескольких органах, и использовали в данном случае не только человеческие клетки. Это другая разновидность моделирования – когда клетки высаживают на какой-то сложноустроенный чип, который устроен так, чтобы вместе с клетками имитировать некий биологический процесс. Например, есть так называемые «легкие на чипе»: несколько слоев клеток контактируют, с одной стороны, с кровью, с другой – с воздухом, при этом клеточные слои то растягивают, то сжимают, как в настоящих дышащих легких.

Тереза Вудраф (Teresa Woodruff) и ее коллеги создали нечто подобное для женской половой системы. Фаллопиевы трубы, матку и шейку матки собрали из человеческих клеток, которые получили из биоматериала, который остается после гистерэктомии, или удаления матки. Яичники же были из мышиной ткани, так как у женщин здоровые яичники удаляют очень редко.

Обеспечим библиотеки России научными изданиями!

Из клеток человека сделали также имитацию печени, которая нужна для переработки гормонов. Все «органы» сидели на чипе, пронизанном каналами, по которым шла кровеподобная жидкость с гормонами и другими сигнальными молекулами. Устройство назвали Evatar, то есть «аватар Евы».

Как известно, женская половая система живет по сложному циклу, смысл которого в том, чтобы подготовить очередную яйцеклетку к оплодотворению, а женский организм – к беременности. Оказалось, что в Evatar'е можно смоделировать весь менструальный цикл, управляя устройством с помощью гормонов.

Чтобы его запустить, начинали с фолликулостимулирующего гормона гипофиза, который стимулирует созревание яйцеклеток в яичниках. Яичники в Evatar'е отзывались на фолликулостимулирующий гормон другим гормоном – эстрогеном, а через четырнадцать дней исследователи добавляли в систему еще один гормон, лютеинизирующий, который побуждает яйцеклетки выйти из яичников, а сами яичники начать синтезировать прогестерон.

В женском организме яйцеклетка после того, как покинула яичник, переходит в фаллопиевы трубы, где и дожидается сперматозоида. В Evatar'е яйцеклетки оставались рядом с яичниками, однако фаллопиевы трубы работали так, как если бы в них была яйцеклетка: мельчайшие реснички, выстилающие эпителий труб, двигались так, как будто гнали яйцеклетку по направлению к матке. Сама матка на чипе тоже участвовала в искусственном цикле: в ней и в ее шейке своевременно появлялись рецепторы к тем или иным гормонам. Роль «печени» (которая, конечно, не входит в половую систему) состояла в том, чтобы своевременно расщеплять гормоны, не давать им накапливаться в системе и не сбивать цикл. Полностью устройство описано в статье в Nature Communications.

На всякий случай еще раз подчеркнем, чего хотели добиться авторы работы – им было нужно, чтобы разные ткани и «органы», из которых состоит женская половая системе, проявляли циклическую активность в тех же промежутках времени, как и в женском организме. С Evatar’ом это удалось вполне.

Конечно, от экспериментов на животных вряд ли удастся отказаться, но в случае с женской половой системой животные не всегда годятся, и хорошей животной модели человеческого 28-дневного менструального цикла до сих пор нет. На Evatar’е же можно исследовать, например, разные патологические процессы: изменяя гормональный фон, внося в клетки мутации, добавляя разные сигнальные молекулы, можно, к примеру, смоделировать злокачественное перерождение в клетках яичника или шейки матки, или же проверять действие контрацептивов, или же изучать, от чего возникает бесплодие.

Автор: Кирилл Стасевич

Источник: Наука и жизнь (nkj.ru)

Статьи по теме