Важным шагом в изучении репродуктивного здоровья женщин стало создание учеными модели шейки матки, известной как “цервикс-на-чипе”, которая воспроизводит структуру и функции человеческой шейки матки.
Команда исследователей из Гарвардской медицинской школы, Детской больницы Бостона, Института биологически вдохновленной инженерии имени Висса и Калифорнийского университета в Дэвисе использовала микрофлюидику для создания этой модели, имитирующей сложные взаимодействия между различными типами клеток шейки матки.
Цель учёных — использовать эту модель вместе с ранее разработанной “вагиной-на-чипе” для изучения и тестирования новых методов лечения бактериального вагиноза и других заболеваний, поражающих женскую репродуктивную систему.
Потенциал органов-на-чипе
Учёные давно интересуются созданием “органов-на-чипе” — миниатюрных тканей, выращенных на микрофлюидных чипах, которые имитируют структуру и функции человеческих органов. Эти модели позволяют проводить тесты, которые невозможно выполнить на человеческих органах или в лабораторных условиях, и могут сократить использование животных моделей, что делает их ценным инструментом для ускорения разработки лекарств.
Команда под руководством Дональда Ингбера сосредоточена на создании моделей для женских репродуктивных органов, чтобы устранить исторический недостаток исследований в этой области. В частности, учёные стремятся изучить бактериальный вагиноз — инфекцию, вызванную дисбалансом бактерий, которая поражает более 25% женщин репродуктивного возраста по всему миру.
Бактериальный вагиноз, если его не лечить, может вызывать серьезные осложнения, включая повышенный риск инфекций, выкидышей, преждевременных родов, воспалительных заболеваний тазовых органов и бесплодия. Текущие методы лечения ограничены антибиотиками, которые часто не могут полностью устранить инфекцию, что приводит к рецидивам у 60% женщин.
В 2022 году Ингбер и его коллеги разработали “вагину-на-чипе”, которая воспроизводит многие физиологические особенности влагалища, включая его микробиом. На основе этой работы они создали “цервикс-на-чипе”, расширив возможности для исследования.
Как работает модель шейки матки
Новая модель включает два основных типа клеток шейки матки: эпителиальные клетки, выстилающие орган, и фибробласты, которые производят ключевые структурные белки, такие как коллаген. Эти клетки были комбинированы для воссоздания стенки шейки матки и разделены на верхний и нижний каналы.
Модель также имитирует выработку слизи, в том числе изменения её свойств под воздействием половых гормонов. Наблюдения, полученные с помощью модели, соответствуют клиническим данным и открывают новые горизонты в изучении биологии шейки матки.
Тестируя модель, учёные подвергли её воздействию как здоровых, так и патогенных бактерий. Здоровые бактерии улучшали качество слизистой оболочки, тогда как патогенные бактерии нарушали работу эпителиального слоя и вызывали воспаление.
Будущее исследований
Ингбер надеется, что “цервикс-на-чипе” совместно с “вагиной-на-чипе” помогут оценить потенциальные методы лечения бактериального вагиноза и найти новые способы борьбы с другими заболеваниями женской репродуктивной системы.