«Плацента на чипе» имитирует обмен питательными веществами между матерью и плодом, инфицированным малярией

Плацентарная я как следствие Плазмодий фальципарум инфекции могут привести к тяжелым осложнениям как для матери, так и для ребенка. Каждый год плацентарная малярия вызывает почти 200 000 смертей новорожденных, в основном из-за низкого веса при рождении, а также 10 000 материнских смертей. Плацентарная малярия возникает в результате инфицирования паразитами эритроцитов, которые застревают в древовидных ветвях, составляющих плаценту.


Исследования плаценты человека экспериментально сложны из-за этических соображений и недоступности живых органов. Анатомия плаценты человека и архитектура взаимодействия матери и а, например, между кровью матери и плода, сложны и не могут быть легко реконструированы полностью с использованием современных моделей in vitro.

Исследователи из Колледжа инженерии и компьютерных наук Атлантического университета Флориды и Медицинского колледжа Шмидта разработали модель плаценты на е, которая имитирует обмен питательными веществами между плодом и матерью под влиянием плацентарной малярии. Сочетая микробиологию с инженерными технологиями, эта новая 3D-модель использует один микрожидкостный чип для изучения сложных процессов, происходящих в плаценте, зараженной малярией, а также других заболеваний и патологий, связанных с плацентой.

Плацента-на-чипе имитирует кровоток и имитирует микроокружение плаценты, зараженной малярией, в этом состоянии потока. Используя этот метод, исследователи внимательно изучают процесс, происходящий при взаимодействии инфицированных эритроцитов с плацентарной сосудистой сетью. Это микроустройство позволяет им измерять диффузию глюкозы через смоделированный плацентарный барьер и влияние крови, инфицированной вирусом. П. фальципарум линия, которая может прикрепляться к поверхности плаценты с помощью экспрессируемой в плаценте молекулы, называемой CSA.

Для исследования трофобласты или клетки наружного слоя плаценты и эндотелиальные клетки пупочной вены человека культивировали на противоположных сторонах геля внеклеточного матрикса в компартментной микрожидкостной системе, образуя физиологический барьер между трубчатой ​​структурой с параллельным потоком, чтобы имитировать упрощенную интерфейс матери и плода в ворсинах плаценты.

Результаты, опубликованные в Научные отчеты, продемонстрировали, что CSA-связывающие инфицированные эритроциты повышают устойчивость к искусственному плацентарному барьеру для перфузии глюкозы и снижают перенос глюкозы через этот барьер. Сравнение скорости транспорта глюкозы через плацентарный барьер в условиях неинфицированного или П. фальципарум инфицированные потоки крови на клетках внешнего слоя помогают лучше понять этот важный аспект патологии плацентарной малярии и потенциально могут быть использованы в качестве модели для изучения способов лечения плацентарной малярии.

«Несмотря на достижения в области биосенсоризации и визуализации живых клеток, интерпретация транспорта через плацентарный барьер остается сложной задачей. Это связано с тем, что плацентарный транспорт питательных веществ представляет собой сложную проблему, которая включает несколько типов клеток, многослойные структуры, а также взаимосвязь между потреблением клеток и их диффузией через плацентарный барьер. плацентарный барьер», — сказала Сара Э. Ду, доктор философии, старший автор и доцент кафедры океанографии и машиностроения FAU. «Наша технология поддерживает формирование микроинженерных плацентарных барьеров и имитирует кровообращение, что обеспечивает альтернативные подходы к тестированию и скринингу».

Большая часть молекулярного обмена между кровью матери и плода происходит в ветвящихся древовидных структурах, называемых ворсинчатыми деревьями. Поскольку плацентарная малярия может начаться только после начала второго триместра, когда межворсинчатое пространство открывается для инфицированных эритроцитов и лейкоцитов, исследователей заинтересовала плацентарная модель материнско-плодового интерфейса, формирующаяся во второй половине беременности.

«Это исследование дает жизненно важную информацию об обмене питательными веществами между матерью и плодом, пораженным малярией», — сказала Стелла Баталама, доктор философии, декан Колледжа инженерии и компьютерных наук FAU. «Изучение молекулярного транспорта между материнским и плодным компартментами может помочь понять некоторые патофизиологические механизмы плацентарной малярии. Важно отметить, что это новое микрожидкостное устройство, разработанное нашими исследователями из Атлантического университета Флориды, может служить моделью для других заболеваний, связанных с плацентой».