Усовершенствованный инструмент дает четкое представление об артериях, клетках и белках, участвующих в взаимодействии матери и плода. Результаты могут помочь предотвратить осложнения беременности.
Недавнее исследование, проведенное совместно исследователями из американских и израильских университетов и больниц, выявило важную информацию о раннем развитии тканей, которые защищают плод во время беременности.
Результаты потенциально помогают предотвратить опасные осложнения беременности, такие как преэклампсия и преждевременные роды.
Исследование, посвященное развитию взаимодействия матери и плода в первой половине беременности, открывает новые знания о том, как маточные артерии матери трансформируются для здорового роста и функционирования плаценты, а также о том, как чужеродным клеткам плода удается избежать иммунного ответа матери во время вторжения в стенку матки. Даже находясь в непосредственной близости, мощные иммунные клетки матери не атакуют клетки плода.
Результаты исследования, опубликованные в июле в рецензируемом журнале Nature, стали возможными благодаря использованию новой технологии, известной как мультиплексированная ионно-лучевая визуализация по времени пролета, или MIBI-TOF, в лаборатории доктора Майка Анджело в Стэндфордском Университете.
MIBI-TOF — это специальный инструмент, который позволяет ученым одновременно обнаруживать на десятки больше генетических маркеров и белков, чем оптический свет, при исследовании образцов тканей.
«Доктор Майк изобрел этот удивительный микроскоп, который произвел настоящую революцию в патологии», — говорит доктор Ширли Гринбаум, первый автор исследования.
После медицинского обучения и ординатуры по акушерству и гинекологии в медицинском центре «Хадасса» Гринбаум, начиная с 2017 года, проходила постдокторантуру в Стэнфорде. В своей клинической работе она лечила пациентов с преэклампсией, серьезным и потенциально смертельным осложнением для матери и ее плода.
«Преэклампсия — такое загадочное заболевание, специфичное в основном для людей. Были десятки лет исследований в этой области, и мы понимаем больше, но мы не добились большого прогресса в лечении», — говорит Гринбаум.
К числу трудностей изучения причин преэклампсии на клеточном уровне относится то, что она не диагностируется как минимум до 20-й недели беременности, когда брать образцы плаценты слишком опасно. Кроме того, поскольку это заболевание встречается исключительно у людей, нет животных моделей для изучения в лаборатории.
Результаты исследования
Исследование плаценты после родов с преэклампсией показало, что артерии в слое, граничащем с материнской и плодной сторонами плаценты, называемом децидуальной оболочкой, сохраняют свою гладкую мускулатуру и не раскручиваются из тугих спиралей. Для здоровой беременности артерии должны изменить свою структуру и правильно раскрыться, чтобы обеспечить плаценту и плод кислородом и питательными веществами.
«В настоящее время считается, что преэклампсия на самом деле возникает в критический период первых недель беременности, потому что именно там происходит все ремоделирование материнских артерий», — доктор Гринбаум.
Чтобы исследовать эту теорию, исследовательская группа получила 66 образцов прерываний беременности без медицинских показаний (между шестой и 20-й неделями) из Калифорнийского университета в Сан-Франциско. Они использовали MIBI-TOF для исследования около 500 000 клеток и 588 артерий в неповрежденных децидуальных оболочках на разных стадиях беременности. MIBI-TOF позволил ученым обнаружить до 40 маркеров одновременно на уровне отдельных клеток — совершенно новый уровень разрешения.
Они смогли увидеть, как при здоровой беременности материнские артерии со временем правильно раскручиваются, когда плацента прилипает к стенке матки.
«Эти артерии, когда они расширяются, могут доставлять кровь под низким давлением и с низкой скоростью в плаценту. Затем пальцеобразные структуры плода в плаценте, называемые ворсинками, греются в крови и забирают питательные вещества и кислород, чтобы ребенок мог расти, а беременность могла развиваться оптимальным образом», — говорит доктор Гринбаум.
Второй фокус исследования связан с нормальным «вторжением клеток плода» в ткань стенки матки матери. Исследователи неожиданно увидели, что здоровая и крепкая иммунная система матери не атакует чужеродные клетки плода.
«Это удивительно, потому что в любой другой ситуации эти чужеродные клетки с другими белками и ДНК немедленно вызвали бы иммунный ответ», — отмечает Гринбаум.
Чтобы понять этот феномен, Гринбауму и другим нужно было знать, какие популяции клеток присутствуют в слое, окружающем беременность, и какие белки они экспрессируют. Они обнаружили, что целых 50% клеток материнской стороны децидуальной оболочки были иммунными клетками.
Благодаря передовой технологии, находящейся в распоряжении команды, они смогли не только определить процент иммунных клеток на каждом этапе первой половины беременности, но также идентифицировать конкретные субпопуляции материнских и плодных клеток в этой области и белки, которые они экспрессируют для связи друг с другом.
Одним из открытий было то, что некоторые более толерогенные (толерантные) популяции иммунных клеток увеличиваются по мере развития беременности, в то время как другие, которые считаются более агрессивными, уменьшаются.
«Меня это не удивило, но мы обнаружили, что некоторые из этих экспрессируемых белков оказывают толерогенное воздействие на иммунную систему и в других случаях. Было довольно удивительно увидеть некоторые сходства между толерогенными белками (такими как PD-L1) на границе между матерью и плодом, которые также играют роль в подавлении иммунного ответа при раке», — говорит Гринбаум.
«Неприятно сравнивать плод и рак, но это действительно интересно с биологической точки зрения», — сказала она.
Теперь, когда Гринбаум и ее коллеги нанесли на карту клетки и белки, участвующие в нормальном физиологическом процессе развития здорового интерфейса между матерью и плодом, стало возможным провести значимые сравнения с тем, что происходит при преэклампсии. MIBI-TOF может сделать это возможным.
«Мы еще раз взглянем на плаценты детей, родившихся с преэклампсией, и, надеюсь, обнаружим различия в некоторых популяциях и в экспрессии некоторых интересных белков, которые мы зафиксировали», — доктор Гринбаум.
Источник: Timesofisrael