Model lidské placenty

Těhotenství je obdobím vzrušení, ale i obav o zdravý vývoj plodu a pohodu nastávající matky. Během čtyřiceti týdnů těhotenství existuje mnoho vnějších faktorů, které mohou představovat nebezpečí pro matky a jejich děti: syrová strava, alkohol, kouření a znečištěné prostředí, léky. To vše může vést k těhotenským komplikacím. Nejdůležitějším ochráncem plodu proti všem expozicím je placenta, dočasný fetální orgán, který reguluje výměnu všech molekul - živin, plynů a odpadů - mezi matkou a dítětem.

V Evropské unii se odehrají přibližně 4 milióny porodů ročně.  Stále však chybí znalosti o bezpečnosti některých léků pro těhotné ženy a vyvíjející se embrya. Mnoho léků – zejména těch na již existující onemocnění – zůstává pro tuto rizikovou skupinu netestováno. Ženy během těhotenství často pokračují v užívání jednoho nebo více léků.

"Je naléhavě potřeba získat informace o bezpečnosti běžných léků – těch, které se používají na hypertenzi, léčbu rakoviny, epilepsii, migrénu nebo běžné nachlazení a chřipku," řekla Marta Cherubini, bývalá výzkumná vědkyně v Haase Group, nyní vedoucí vědecká pracovnice Model-MI. "Zvířata nejsou dobrou náhražkou bezpečnostních testů na lidské placentě, a to jak z etických, tak z fyziologických důvodů. Lidský model je urgentně potřebný a my se ho snažíme poskytnout pomocí projektu Model-MI." Kristina Haase, vedoucí skupiny EMBL Barcelona a hlavní řešitelka projektu, uvedla: "Naším cílem je vyvinout spolehlivý model placenty, který umožní testování bezpečnosti léků výzkumníky a farmaceutickým průmyslem. Nedostatek informací o bezpečnosti léků nutí ženy činit obtížná rozhodnutí týkající se jejich vlastního zdraví. Potřebujeme spolehlivé modely pro testování všech léků a vakcín pro ženy."

Co jsou In-vitro modely placenty

Jsou to uměle vytvořené buněčné systémy, které napodobují klíčové části placentární bariéry – zejména trofoblast, tedy vrstvu buněk, která tvoří rozhraní mezi matkou a plodem. Tyto modely se používají ke studiu přenosu látek (např. léků, toxinů, živin), analýze buněčné fúze (např. pomocí proteinu Syncytin-1), k výzkumu imunitních reakcí a hormonální signalizace, k testování vlivu virů, bakterií nebo chemikálií na vývoj plodu.

Typy in-vitro modelů

2D buněčné kultury - Kultivace trofoblastových buněk na ploché podložce – jednoduché, ale omezené prostorově

3D modely - Napodobují prostorovou strukturu placenty – např. pomocí hydrogelů nebo organoidů

Transwell systémy - dvoukomorové systémy s membránou, kde jedna strana simuluje mateřskou a druhá fetální část

Organoidy - miniaturní, samoorganizující se struktury z kmenových buněk, které napodobují funkci placenty

Klíčové komponenty modelů

Trofoblastové buňky: Získané z primárních tkání nebo buněčných linií (např. BeWo, JEG-3)

Syncytin-1: Protein, který indukuje fúzi buněk a vznik syncytiotrofoblastu – klíčový pro výživu plodu

Receptory a transportéry: Např. GLUT1 pro glukózu, P-gp pro léčiva

Imitace krevního toku: v pokročilých modelech pomocí mikrofluidiky

Co lze pomocí modelu zkoumat

Přenos léčiv a toxinů z matky na plod, vliv infekcí (např. Zika, SARS-CoV-2) na placentu, genovou expresi během vývoje placenty, interakce mezi buňkami – např. fúze trofoblastu, imunitní odpověď, apod. Pro medicínu znamenají tyto modely bezpečnější vývoj léků pro těhotné ženy, přínos pro studium komplikací těhotenství (preeklampsie, intrauterinní růstová retardace) a jsou samozřejmě vítanou alternativou k invazivním studiím na lidské placentě nebo zvířatech.

Grant na výzkum

Výzkumníci EMBL (Evropské laboratoře pro molekulární biologii) získali na příští tři roky finanční prostředky ve výši až 3 milionů eur z nadace BII (BioInnovation Institute) na podporu „Model-MI“ – in vitro modelu, který napodobuje placentární rozhraní mezi matkou a plodem. Model umožňuje studium výměny molekul a transportu léčiv. Grant umožní projektovému týmu vyvinout spolehlivý, ověřený a tržně připravený nástroj, který má potenciál transformovat farmaceutický průmysl zaměřený na zdraví žen.

Na BII v Kodani byl založen malý tým vedený podnikatelkou Pernille Singer, podporovaný Martou Cherubini jako vedoucí vědeckou pracovnicí a Kristinou Haase jako hlavní řešitelkou projektu.