Надзвичайна подія сталася у світі репродуктивної медицини: вчені вперше змогли зафіксувати на відео в реальному часі процес імплантації людського ембріона в лабораторній моделі матки. Це досягнення відкриває нові обрії для вдосконалення процедур, що допомагають парам стати батьками, зокрема екстракорпорального запліднення (ЕКЗ).
Самуель Охоснегрос, головний дослідник Групи біоінженерії репродуктивного здоров’я в Інституті біоінженерії Каталонії (IBEC), Іспанія, зазначив у своїй заяві, що спостереження виявили, наскільки інтенсивно ембріони проникають у стінки матки. За його словами, вони чинять значний тиск, аби впровадитися. “Це на диво інвазивний процес”, — додав дослідник.
Науковий прорив у вивченні зародження життя
У нещодавньому дослідженні, опублікованому в журналі Science Advances, команда вчених детально описала винайдений ними пристрій, який дозволив їм записати відео імплантації людських ембріонів. Цей метод дав змогу виміряти силу, яку ембріон прикладає під час імплантації, а також побачити, чим вона відрізняється у людських та мишачих ембріонів.
Загадка імплантації: чому це так важливо?
Під час імплантації ембріони ссавців прикріплюються до ендометрія — внутрішньої оболонки матки, після чого починається їхній розвиток і поділ клітин. Однак іноді цей біологічний процес дає збій. За даними дослідників, “неуспішна імплантація є однією з головних причин безпліддя, на яку припадає до 60% випадків викиднів”.
Вивчення механізму імплантації ембріонів у людини завжди було складним завданням. Це вимагає фіксації короткого моменту часу всередині надзвичайно складно влаштованого органу. Записати цей миттєвий процес всередині живої людини — наприклад, пацієнта, що проходить ЕКЗ, — було б особливо важко та ризиковано, адже це могло б порушити роботу репродуктивної системи. Досі єдиними записами людської імплантації були лише окремі фотографії ембріонів у певні моменти процесу, зроблені в простих лабораторних моделях маткового середовища.
Інноваційна методика IBEC
Тепер дослідники з IBEC розробили спосіб зафіксувати імплантацію людського ембріона в чотирьох вимірах. Спершу вони створили спеціальний гель, що містить різні білки маткової тканини, зокрема колаген. У цей гель помістили ембріони на ранніх стадіях розвитку, які були пожертвувані парами, що проходили процедуру ЕКЗ.
Ця установка дозволила команді використовувати мікроскопічні та флуоресцентні методи візуалізації для запису процесу імплантації ембріонів у гель. Спостерігаючи за цими процесами, вчені виявили, що після виділення ферментів, які розщеплювали маткову тканину, людський ембріон активно впроваджувався у матку. “Ембріон прокладає шлях крізь цю структуру і починає формувати спеціалізовані тканини, що з’єднуються з кровоносними судинами матері для отримання поживних речовин”, — пояснив Охоснегрос. Дослідження інших лабораторій раніше вже деталізували, як плацента — тимчасовий орган, що забезпечує плід киснем та поживними речовинами — аналогічно проникає у важливу материнську артерію, щоб сформуватися на ранніх термінах вагітності.
Вчені також виявили, що ембріон, який проникає, чинив тиск на матку, по суті, рухаючи та реорганізуючи тканини. Ембріони також, здавалося, реагували на зовнішні впливи, такі як додавання інших клітин і структур у гель. “Ми припускаємо, що скорочення, які відбуваються в живому організмі, можуть впливати на імплантацію ембріона”, — зазначила Амелі Годо, дослідниця з IBEC, у заяві.
Ці скорочення, можливо, містять одну з визначальних складових успішної імплантації, припустили дослідники у своєму дослідженні. Людська матка спонтанно скорочується в середньому один-два рази на хвилину, і характер цих скорочень змінюється протягом менструального циклу. Попередні дослідження показали, що жінки, у яких було занадто багато або занадто мало скорочень матки в день перенесення ембріонів під час ЕКЗ, мали нижчі показники імплантації, ніж ті, у кого їхня кількість була “саме такою, як потрібно”. “Це свідчить про те, що може існувати оптимальний діапазон частоти, сприятливий для імплантації ембріона”, — написали дослідники. Хоча точна роль скорочень матки в успішній імплантації все ще вивчається.
Краще розуміння складності людської матки та процесу імплантації може призвести до покращення результатів ЕКЗ у майбутньому, зазначають автори дослідження.
Довідкова інформація:
Екстракорпоральне запліднення (ЕКЗ)
ЕКЗ — це допоміжна репродуктивна технологія, під час якої яйцеклітина запліднюється спермою поза тілом жінки, у лабораторних умовах. Отримані ембріони потім переносять до матки, сподіваючись на успішну імплантацію та настання вагітності. Цей метод застосовується для лікування різних форм безпліддя.
Ендометрій
Ендометрій — це внутрішня слизова оболонка матки, яка щомісяця готується до прийняття заплідненої яйцеклітини. Якщо вагітність не настає, ендометрій відторгається під час менструації. Він відіграє визначальну роль у процесі імплантації ембріона.
Плацента
Плацента — це тимчасовий орган, який розвивається в матці під час вагітності. Вона слугує сполучною ланкою між матір’ю та плодом, забезпечуючи передачу поживних речовин та кисню від матері до плода, а також виведення відходів життєдіяльності плода. Плацента також виробляє гормони, необхідні для підтримання вагітності.
Інститут біоінженерії Каталонії (IBEC)
IBEC — це науково-дослідний центр, розташований у Барселоні, Іспанія. Він є передовим інститутом, що спеціалізується на біоінженерії та її застосуванні у сфері здоров’я. IBEC об’єднує інженерні та біологічні науки для розробки нових технологій і методів лікування.
Science Advances
Science Advances — це рецензований міждисциплінарний науковий журнал із відкритим доступом, що видається Американською асоціацією сприяння розвитку науки (AAAS). Журнал публікує оригінальні дослідження високої якості з широкого спектра наукових дисциплін, включаючи біологію, медицину, інженерію та фізику.
