2016年3月15日

3-D细胞胎盘模型模拟发育,微生物抵抗力

乍看上去

  • 研究人员开发了一种3D细胞培养系统,该系统可以模拟胎盘发育和微生物抵抗力。
  • 该系统可以帮助理解导致诸如疱疹,艾滋病毒和寨卡病毒等疾病的病原体如何从母亲传给未出生的孩子。
在生物反应器中生长的胎盘细胞 三个珠子覆盖在胎盘细胞中(标记为绿色)。核为蓝色,细胞连接为红色。 匹兹堡大学Coyne实验室

我们每个人都通过胎盘进入依附于母亲的世界。在怀孕期间,该器官会在女性子宫(子宫)内发育。它固定在子宫壁上,通过脐带与发育中的胎儿相连。

胎盘是胎儿的复杂支持系统。它可以将母亲和正在发育的婴儿的血液供应联系起来。它从母亲的血液中向胎儿输送氧气和营养,并清除二氧化碳和其他废物。它还会产生有助于胎儿生长发育的激素。

胎盘也可作为屏障,阻止毒素,细菌和病毒从母亲那里转移。但是,某些病毒以及酒精,尼古丁和其他药物可能会从母亲那里穿过胎盘,从而有可能伤害未出生的婴儿。

大部分胎盘由称为滋养细胞的细胞组成。这些细胞的一种形式融合在一起,形成专门的细胞层,有助于气体和营养物的交换。这些细胞被称为合体滋养层细胞,从怀孕的头三个月的后期开始直接浸入母体血液中。它们在母体和胎儿区室之间形成关键的细胞屏障。研究这些细胞及其功能一直很困难。

匹兹堡大学健康科学学院的Carolyn Coyne博士领导的一个团队着手开发一种细胞培养模型,以更好地了解这些细胞如何融合,发育并随后预防微生物感染。这项研究部分由美国国立卫生研究院国家过敏和传染病研究所(NIAID)和Eunice Kennedy Shriver国家儿童健康与人类发展研究所(NICHD)资助。这项工作的细节出现在2016年3月4日, 科学进步.

融合滋养细胞珠子覆盖着滋养细胞,融合形成具有多个核的细胞(蓝色)。细胞连接标记为红色。匹兹堡大学Coyne实验室

科学家研究了人类JEG-3滋养细胞。这些细胞是源自胎盘滋养细胞的肿瘤。它们是胎盘的常用细胞系模型。该团队在最初由NASA设计的旋转壁容器生物反应器中的珠子上培养了细胞。这种3-D系统使细胞承受的剪切力和旋转力比2-D培养皿更能模拟胎盘环境。

当细胞在生物反应器中生长,并与另一种有助于构成血管的细胞类型一起生长时,它们比2D培养中的细胞具有更多的成熟合体滋养层细胞特征。细胞融合并分泌胎盘激素。他们还以与人类足月胎盘来源的细胞相似的模式表达了许多基因。

研究人员用几种带有荧光标记的寄生虫菌株感染了这些细胞。 3-D培养的细胞对病毒和 弓形虫,是导致弓形虫病的寄生虫-一种可能对胎儿造成伤害的疾病。 

共同研究者乔恩·博伊尔博士(Jon P. Boyle)说:“通过这种模型,我们可以对不同的生物学因素进行实验,以了解哪些因素可以使传染剂穿过胎儿的胎盘屏障。”

研究人员计划使用该模型来更好地了解Zika等病原体以及那些引起“ TORCH”感染的病原体(弓形体病,风疹,巨细胞病毒,单纯疱疹和HIV)如何穿过胎盘屏障。

— Carol Torgan博士

相关链接

参考文献: 三维培养系统概括了胎盘合体滋养层细胞的发育和微生物抵抗力。 McConkey CA,Delorme-Axford E,Nickerson CA,Kim KS,Sadovsky Y,Boyle JP,Coyne CB。 科学顾问。 2016三月4; 2(3):e1501462。 doi:10.1126 / sciadv.1501462。 eCollection 2016年3月.PMID:26973875。

资金: NIH国家过敏和传染病研究所(NIAID)和Eunice Kennedy Shriver国家儿童健康与人类发展研究所(NICHD);和Burroughs惠康基金。