工程子宫内膜模型为胚胎植入研究打开了一扇窗

　　

巴伯拉罕研究所（Babraham Institute）和斯坦福大学（Stanford University）的研究人员通过设计一个具有高生物学精度的复制子宫内膜的系统，已经能够研究人类胚胎的植入，从而揭开了这个神秘过程的面纱。这使得科学家们能够研究子宫和胚胎之间的相互作用，并寻找植入失败背后的原因，这是早孕流产的主要原因，以及妊娠并发症的起源。

“了解胚胎植入和胚胎植入后的发育具有重要的临床意义，因为这些阶段特别容易失败，”领导这项研究的巴伯拉罕研究所高级小组组长彼得·拉格-冈恩博士说。“特别是，高植入失败率是体外受精成功的主要限制因素之一。”

受精后大约一周，发育中的胚胎嵌入子宫内膜（子宫内膜）。由于在植入期间和植入后观察胚胎的困难，这一发育阶段是最不为人所知的阶段之一。

设计子宫内膜模型

新的3D模型系统看起来可以复制子宫内膜复杂的生理特性和细胞组成。该模型是通过将子宫内膜组织的不同组成部分结合在一起，逐步建立起来的。研究小组从做过子宫内膜活组织检查的健康人捐献的组织中分离出形成子宫内膜组织的两种基本细胞类型——上皮细胞和基质细胞。

除了细胞类型，研究人员还试图重建子宫内膜的结构。来自捐赠的子宫内膜组织的信息被用来鉴定构成子宫内膜结构的组织成分。研究人员能够将这些成分与基质细胞结合到一种特殊类型的凝胶中，以支持细胞在厚层中的生长。在此基础上，他们添加了上皮细胞，它们分布在基质细胞的表面。

一旦组装好，这就形成了子宫内膜的高级复制品，在细胞结构方面与子宫内膜组织的活组织检查相匹配，并显示出对激素刺激的反应，表明工程子宫内膜对胚胎植入的接受性。

见证着床和着床后发育的标志

研究小组用体外受精过程中捐赠的早期人类胚胎测试了他们的模型，发现胚胎——此时是一个致密的细胞球——经历了预期的粘附和侵入子宫内膜支架的阶段。植入后，胚胎增加了人绒毛膜促性腺激素（hCG）的分泌，hCG是妊娠试验中用于确认妊娠的生化标志物，以及其他妊娠相关蛋白。

Rugg-Gunn博士说：“我们非常兴奋地看到，我们的系统释放出了在怀孕前几周滋养胚胎所需的基本因子。以前的型号无法做到这一点，所以这对我们来说是一个突破。”

此外，该系统支持胚胎着床后发育，能够分析胚胎阶段（受精后12-14天），这在很大程度上是未知的。研究人员观察到，植入的胚胎达到了几个发育里程碑，比如胚胎中特殊细胞类型的出现，以及对胎盘发育很重要的前体细胞类型的建立。

通过对植入部位的单细胞分析，研究人员能够在胚胎和子宫内膜模型之间的界面上描绘细胞，有效地收听组织之间的分子通讯。他们的结果为胚胎和子宫内膜环境之间复杂的相互作用提供了新的见解，这种相互作用是胚胎着床后立即发育的基础。

该研究的第一作者、博士后Irene Zorzan博士解释了该模型对这一研究领域的影响：“胚胎植入和植入后发育是通常被隐藏的关键事件，这限制了我们探索这一关键阶段背后的细胞和分子机制的能力。

“现在，我们可以看到发育早期未被探索的方面，并对成功怀孕的基础是如何奠定的有了新的认识。”

了解不孕不育的个人解释的途径

除了扩展我们对这一关键阶段发育的教科书理解外，该团队的模型还可用于检测患有不孕症的个体在胚胎-子宫内膜沟通中子宫内膜反应的差异，并测试可能增加子宫内膜接受胚胎的治疗方法。

该研究的第一作者之一、资深科学家萨拉·埃尔德金博士总结道：“胚胎和子宫内膜之间的同步交流对健康的婴儿和健康的母亲至关重要。”我们的模型为我们提供了一种能力，让我们了解这种联系是如何在着床时建立起来的，这对不孕不育、提高妊娠成功率和早期识别妊娠障碍有何影响。我们非常感谢那些捐赠多余胚胎的人，使我们这样的研究成为可能，没有他们，这是不可能的。”