Дослідники вперше зафіксували процес імплантації людського ембріона в режимі реального часу.

Каталонські дослідники створили синтетичну платформу, яка дозволила вперше в історії спостерігати процес прикріплення людського ембріона до матки в режимі реального часу.

Тільки один з трьох зародків призводить до народження малюка. Близько третини ембріонів не здатні закріпитися в матці, а ще приблизно третина втрачається після того, як ембріон вже імплантується.

"Людська репродукція досить неефективна, і ми можемо розглядати імплантацію як вузьке місце", -- заявила Амелі Годо, біофізик з Інституту біоінженерії Каталонії.

До нещодавнього часу вчені не мали ефективних методів для дослідження цього процесу в лабораторних умовах. Однак нещодавно Годо і її команда створили синтетичну платформу, яка моделює розвиток людського ембріона під час і після імплантації. Їхнє дослідження, опубліковане в журналі Science Advances, стало першим випадком, коли вдалося спостерігати імплантацію людського ембріона в реальному часі. Цей важливий прорив може в майбутньому допомогти вирішити проблеми, пов'язані з безпліддям та втратою вагітності.

Команда Годо розробила дві системи -- одну двовимірну та іншу тривимірну -- для імітації різних стадій імплантації ембріона. Щоб змоделювати позаклітинне середовище, з яким стикаються людські ембріони під час прикріплення до матки, обидві платформи складалися з колагену, який є в достатку в матці, та інших білків, критично важливих на ранніх стадіях розвитку. Дослідники переконалися, що імплантовані ембріони правильно розвиваються в їхніх синтетичних системах матки, забарвлюючи стандартні маркерні білки, такі як OCT4, GATA6 та CK7.

Використовуючи мікроскоп високої роздільної здатності, команда створила покадрові фільми, які показували взаємодію ембріона з синтетичною матрицею навколо нього. Дослідники також кількісно оцінили, як ембріон зміщує навколишню матрицю, фіксуючи біомеханічну динаміку цього контакту.

"Наша система дозволяє ембріону імплантуватися, і це дає нам можливість вивчати розвиток людського ембріона після стадії імплантації", -- сказав Самуель Охоснегрос, біоінженер з Інституту біоінженерії Каталонії та старший автор роботи. Імплантація людського ембріона зазвичай відбувається приблизно через п'ять днів після запліднення, і, використовуючи свої платформи, дослідники могли спостерігати ембріональний розвиток протягом до шести днів після імплантації.

Команда Годо та Охоснегроса досліджувала як мишачі, так і людські ембріони на своїх платформах, щоб побачити, як порівнюється імплантація між цими двома організмами. Дослідники виявили, що як людські, так і мишачі ембріони чинять механічні сили через інтегрини, які є трансмембранними адгезивними білками, щоб закріпитися на матриці. Однак мишачі ембріони лише частково вторгаються в матрицю; після прикріплення вони утворюють вирости, які поширюються поверхнево на матриці. На відміну від цього, людські ембріони не утворюють вирости; вони повністю проникають у матрицю, яка зрештою огортає ембріони після того, як вони закріплюються.

Результати дослідження поглибили розуміння вченими обмежувального етапу людської репродукції. Завдяки надійним моделям імплантації людського ембріона дослідники можуть колись зрозуміти, чому цей процес так часто зазнає невдачі, і допомогти людям, які борються з безпліддям та викиднями. У майбутньому Годо, Охоснегрос та їхня команда хотіли б дізнатися, як різні параметри, такі як жорсткість позаклітинної матриці та глибина вторгнення ембріона, впливають на механіку імплантації.

Це дослідження пропонує нові перспективи для глибшого сприйняття одного з найважливіших етапів людського відтворення. Синтетичні платформи, створені вченими з Каталонії, можуть слугувати основою для подальших наукових досліджень у галузі репродуктивної медицини. Вони мають потенціал допомогти мільйонам пар у всьому світі, які стикаються з труднощами в процесі зачаття та виношування дитини.