Впервые зафиксирована имплантация эмбриона человека в реальном времени
Исследователи из Института биоинженерии Каталонии (IBEC) совместно с Университетской больницей Дексус впервые получили уникальные изображения имплантации человеческого эмбриона. Это первый случай, когда процесс был зафиксирован в реальном времени и в 3D.
Работа опубликована в журнале Science Advances.
Неудача процесса имплантации в матку — одна из основных причин бесплодия, на которую приходится 60% спонтанных абортов. До сих пор не удавалось наблюдать этот процесс у человека в реальном времени, а ограниченная доступная информация поступала со статичных изображений, сделанных в определённые моменты.
"Мы наблюдали, как человеческие эмбрионы внедряются в матку, прилагая значительное усилие. Эти силы необходимы, потому что эмбрионы должны уметь инвазировать ткань матки, полностью интегрируясь с ней. Это удивительно инвазивный процесс. Хотя известно, что многие женщины испытывают боль в животе и лёгкое кровотечение во время имплантации, сам процесс ранее никогда не наблюдался", — объясняет Самуэль Охоснегрос, руководитель исследования.
Для продвижения во время имплантации эмбрион выделяет ферменты, разрушающие окружающую ткань. Однако также известно, что для проникновения в нижележащие слои матки требуется сила. Эта волокнистая ткань заполнена коллагеном — жёстким белком, который также формирует сухожилия и хрящи.
"Эмбрион прокладывает путь через эту структуру и начинает формировать специализированные ткани, которые соединяются с кровеносными сосудами матери для питания", — добавляет Охоснегрос.
Результаты исследования показывают, что человеческие эмбрионы оказывают тяговые усилия на своё окружение, ремоделируя его.
"Мы видим, что эмбрион тянет матрицу матки, перемещая и реорганизуя её. Он также реагирует на внешние механические сигналы. Мы предполагаем, что сокращения, происходящие in vivo, могут влиять на имплантацию эмбриона", — объясняет Амели Годо, соавтор исследования. Таким образом, эффективная инвазия эмбриона связана с оптимальным смещением матрицы, что подчёркивает важность этих сил в процессе имплантации.
Улучшение понимания процесса имплантации может значительно повлиять на показатели фертильности, качество эмбрионов и время, необходимое для зачатия с помощью вспомогательных репродуктивных технологий.
Платформа для изучения имплантации в лаборатории
Для проведения исследования команда IBEC разработала платформу, позволяющую эмбрионам имплантироваться вне матки в контролируемых условиях.
Это позволяет проводить визуализацию в реальном времени с помощью флуоресценции и анализировать механическое взаимодействие эмбриона с окружающей средой. Платформа основана на геле, состоящем из искусственной матрицы, образованной коллагеном (которого много в ткани матки), и различных белков, необходимых для развития эмбриона.
Эксперименты проводились как с человеческими, так и с мышиными эмбрионами для сравнения двух процессов имплантации. Когда мышиный эмбрион контактирует с маткой, он прилагает усилия, чтобы прикрепиться к её поверхности.
Затем матка адаптируется, оборачиваясь вокруг эмбриона и заключая его в маточную крипту. В отличие от этого, человеческий эмбрион движется внутрь и полностью проникает в ткани матки. Оказавшись там, он начинает расти радиально изнутри наружу.
"Наша платформа позволила нам количественно оценить динамику имплантации эмбриона и определить механический след сил, используемых в этом сложном процессе, в реальном времени", — заключает Анна Сериола, исследователь IBEC и соавтор исследования.