Блог

Sep 01, 2023

Крошечные искусственные органы могут раскрыть тайну менструации

Исследователи используют органоиды, чтобы раскрыть один из самых загадочных и чудесных процессов человеческого тела. В центре лабораторной чашки была тонкая белая пленка, которую можно было только увидеть.

Исследователи используют органоиды, чтобы раскрыть один из самых загадочных и чудесных процессов человеческого тела.

В центре лабораторной чашки была тонкая белая пленка, которую можно было увидеть только тогда, когда свет падал правильно. Айше Нихан Килинч, репродуктивный биолог, открыла чашку под микроскопом, и на прикрепленном экране появилось изображение. Когда она сфокусировала микроскоп, пленка разделилась на скопления каплевидных сфер с полупрозрачной внутренней частью и тонкими черными границами. На этом увеличенном изображении размеры структур варьировались от четверти до мяча для гольфа. На самом деле каждый из них был размером с несколько песчинок.

«Они растут», — сказал Килинч, отметив, что их пухлые формы являются многообещающим признаком. «Это хорошие органоиды».

Килинк, работающая в лаборатории инженера-биолога Линды Гриффит в Массачусетском технологическом институте, входит в небольшую группу ученых, использующих новые инструменты, похожие на миниатюрные органы, для изучения плохо изученной — и зачастую проблематичной — части физиологии человека: менструации. Тяжелые, иногда изнурительные менструации случаются по меньшей мере у трети людей, у которых в какой-то момент жизни наступает менструация, из-за чего некоторые ежегодно пропускают недели работы или учебы и ставят под угрозу свой профессиональный статус. Анемия угрожает примерно двум третям людей обильными менструациями. А когда менструальная кровь течет через фаллопиевы трубы в полость тела, считается, что иногда она вызывает болезненные поражения — характеристики заболевания, называемого эндометриозом, для борьбы с которым может потребоваться несколько операций.

Никто не до конца уверен, как и почему человеческое тело управляет этим ежемесячным танцем клеточного рождения, созревания и смерти. Многие люди отчаянно нуждаются в лечении, чтобы сделать менструацию более контролируемой, но ученым трудно разрабатывать лекарства, не понимая, как на самом деле работает менструация.

Это понимание может быть в разработке благодаря органоидам эндометрия — биомедицинским инструментам, сделанным из кусочков ткани, выстилающей матку, называемой эндометрием. Чтобы создать органоиды эндометрия, ученые собирают клетки человека-добровольца и позволяют этим клеткам самоорганизовываться в лабораторных чашках, где они развиваются в миниатюрные версии ткани, из которой они произошли. Исследования все еще находятся в зачаточном состоянии. Но органоиды уже позволили понять, как клетки эндометрия взаимодействуют и координируют свои действия, а также почему менструация является рутинной для некоторых людей и опасной для других. Некоторые исследователи надеются, что эти ранние результаты ознаменуют начало новой эры. «Я думаю, что это произведет революцию в нашем представлении о репродуктивном здоровье», — говорит Хуан Ньекко, инженер-репродуктолог из Университета Тафтса.

Месячные в животном мире редки. Человеческое тело проходит через менструальный цикл, чтобы подготовить матку к принятию плода, независимо от того, появится ли он на свет или нет. Напротив, большинство животных готовят матку только тогда, когда уже присутствует плод.

Этот цикл представляет собой постоянный процесс ранения и восстановления. Процесс начинается, когда уровень гормона прогестерона резко падает, что указывает на то, что в этом месяце в матке не будет расти ни один ребенок. Удаление прогестерона вызывает реакцию, аналогичную той, которая происходит, когда организм борется с инфекцией. Воспаление повреждает эндометрий. В течение следующих пяти дней поврежденная ткань отслаивается и вытекает из тела.

Как только начинается кровотечение, эндометрий начинает заживать. В течение примерно 10 дней толщина этой ткани увеличивается в четыре раза. Известно, что ни одна другая человеческая ткань не растет так широко и так быстро – «даже агрессивные раковые клетки», – говорит Ян Бросенс, акушер и гинеколог из Университета Уорика в Великобритании. По мере заживления ткани (редкий пример восстановления без рубцов) она становится средой, которая может защитить эмбрион, который является инородным объектом в организме, от иммунной системы, обученной отвергать нарушителей.

Ученые составили приблизительную схему этого процесса после десятилетий исследований, но многие детали остаются неясными. Как именно эндометрий так тщательно восстанавливается, неизвестно. Почему у некоторых людей менструации намного тяжелее, чем у других, остается открытым вопросом. И почему у людей менструация, а не реабсорбция неиспользованной ткани эндометрия, как у многих других млекопитающих, является предметом горячих споров среди биологов.