Stworzyli mini-macicę. Zapowiadają przełom w leczeniu niepłodności

Problemy podczas implantacji są główną przeszkodą w ludzkiej reprodukcji, niepowodzenie tego procesu jest bowiem jedną z głównych przyczyn niepłodności, odpowiadającą za około 60 proc. poronień. Jednocześnie o samym procesie wciąż wiemy bardzo mało, ponieważ zachodzi wewnątrz organizmu matki i jest trudny do obserwacji - naukowcy nie ustają jednak w próbach jego lepszego zrozumienia, co może mieć istotny wpływ na wskaźniki płodności.

W sierpniu 2025 roku naukowcy po raz pierwszy w historii uchwycili w 3D moment implantacji ludzkiego zarodka w syntetycznej macicy. Zespół z Hiszpanii stworzył materiał oparty na żelu częściowo zbudowanym z kolagenu i tkanki macicy, który może imitować jej zewnętrzną tkankę, umożliwiający obrazowanie fluorescencyjne w czasie rzeczywistym i analizę interakcji zarodka z otoczeniem. Dzięki temu zobaczyliśmy, jak embriony z dużą siłą dosłownie "wgryzają się" w macicę, co w naturalnych warunkach jest kluczowe dla rozpoczęcia ciąży.

Teraz zaś swoim osiągnięciem w temacie na łamach magazynu "Cell" pochwalił się zespół chińsko-amerykański, który opracował pierwszy na świecie trójwymiarowy model ludzkiej macicy na mikrochipie, odtwarzający zagnieżdżenie zarodka w błonie śluzowej macicy. Wyjaśnijmy tu krótko, że systemy typu organ-on-a-chip to narzędzia, w których uzyskiwane są modele komórkowe odwzorowujące naturalne mikrośrodowisko wybranych organów (za dr hab. inż. Elżbietą Jastrzębską z Wydziału Chemicznego Politechniki Warszawskiej).

Zespół z Instytutu Zoologii Chińskiej Akademii Nauk, we współpracy z ośrodkami badawczymi z USA, stworzył model laboratoryjny, który wiernie odtwarza cały proces implantacji w trójwymiarowym środowisku. Badacze pobrali ludzkie komórki endometrium (komórki można pozyskiwać zarówno z biopsji, jak i w sposób nieinwazyjny z krwi menstruacyjnej), umieścili je w żelowej macierzy, gdzie samoorganizowały się w tkankę strukturalnie podobną do prawdziwego wnętrza macicy, a następnie wprowadzili ją do mikroprzepływowego chipu, który zapewniał kontrolę nad dostarczaniem składników odżywczych i gazów.

Po przygotowaniu struktury badacze wprowadzili do niej dwa rodzaje zarodków, tj. prawdziwe ludzkie blastocysty pochodzące z klinik leczenia niepłodności oraz blastoidy, czyli ich laboratoryjne odpowiedniki wytworzone z pluripotencjalnych komórek macierzystych, które naśladują strukturę i zachowanie naturalnych zarodków. W obu przypadkach zaobserwowano pełną sekwencję implantacji: od pierwszego kontaktu z błoną śluzową, poprzez trwałe przyczepienie, aż po aktywne wnikanie w tkankę. Był to pierwszy przypadek w historii, gdy udało się w warunkach laboratoryjnych odtworzyć ten proces w takiej szczegółowości i ciągłości.

Badacze przetestowali model także w wersji klinicznej, wykorzystując komórki endometrium kobiet cierpiących na nawracające niepowodzenia implantacji (RIF), diagnozowane po co najmniej trzech nieudanych próbach in vitro. Wyniki pokazały, że zarodki miały w tych modelach znacznie mniejszą zdolność zagnieżdżania się niż w próbkach pobranych od kobiet płodnych, co potwierdziło kliniczną zgodność systemu.

Dzięki temu badacze zyskali narzędzie do testowania skuteczności leków. W ramach eksperymentu przetestowano ponad 1000 preparatów zatwierdzonych przez amerykańską FDA, identyfikując substancje poprawiające skuteczność implantacji. To pierwsze tak duże badanie łączące inżynierię tkankową z badaniami klinicznymi nad niepłodnością.

Autorzy podkreślają jednak pewne ograniczenia badania, system nadal nie odtwarza wszystkich elementów naturalnej macicy, bo brakuje w nim naczyń krwionośnych i komórek odpornościowych, które odgrywają kluczową rolę w przebudowie tkanek i powstawaniu łożyska. W kolejnych fazach projektu planowane jest ich dodanie, aby jeszcze lepiej odwzorować fizjologię ludzkiego organizmu.