Tak wszczepia się ludzki embrion: hiszpańscy naukowcy po raz pierwszy odnotowali „cud życia”.

„Cud życia” jest o wiele bardziej złożony niż połączenie komórki jajowej z plemnikiem. Powstały zarodek musi zagnieździć się w macicy, a to właśnie w tym obszarze nauka do tej pory nie dostrzegała niczego. W ciągu pierwszych pięciu dni po zapłodnieniu ludzki zarodek jest bardzo mikroskopijny i swobodny. W tym okresie można go badać w klinikach wspomaganego rozrodu lub laboratoriach badawczych. Jednak od piątego dnia musi przylegać do ścian macicy matki. I od tego momentu do momentu, gdy będzie można go zobaczyć za pomocą USG, tygodnie później, nic nie wiadomo o tym, jak się rozwija. Jest to kluczowy aspekt, ponieważ niepowodzenie implantacji jest jedną z głównych przyczyn niepłodności i odpowiada za 60% samoistnych poronień. Teraz naukowcy z Instytutu Bioinżynierii Katalonii (IBEC), we współpracy ze Szpitalem Uniwersyteckim Dexeus, osiągnęli kamień milowy: uchwycenie bezprecedensowych obrazów implantacji ludzkiego zarodka . Po raz pierwszy proces ten zarejestrowano w czasie rzeczywistym i w formacie 3D .

„To, co dzieje się podczas implantacji, jest dla nas czarną skrzynką. Chcieliśmy otworzyć tę czarną skrzynkę i w tym celu opracowaliśmy system, w którym zarodek nie tylko się implantuje, ale także możemy go rejestrować i przeglądać” – wyjaśnił Samuel Ojosnegros , główny badacz w grupie Bioengineering for Reproductive Health w IBEC i kierownik badania, w rozmowie z ABC.

Zalążek tej pracy tkwi w czasach, gdy Ojosnegros studiował w Kalifornijskim Instytucie Technologii (Caltech), tej samej uczelni, w której uczyli się bohaterowie popularnego serialu „ Teoria wielkiego podrywu ”. W 2012 roku, pracując w laboratorium mikroskopowym ośrodka, hiszpański badacz stworzył „bardzo prosty” system do obserwacji procesu implantacji zarodków. Jednak dopiero w 2014 roku, kiedy przybył do Instytutu Bioinżynierii Katalonii i nawiązał współpracę z embriolożką Anną Seriolą, badaczką z IBEC i współautorką badania, projekt nabrał rozpędu.

„Zaobserwowaliśmy, że ludzkie embriony wnikają do macicy, wywierając podczas tego procesu znaczną siłę. Siły te są niezbędne, ponieważ embriony muszą być w stanie wniknąć w tkankę macicy i całkowicie się z nią zintegrować. To zaskakująco inwazyjny proces . Chociaż wiadomo, że wiele kobiet odczuwa ból brzucha i lekkie krwawienie podczas implantacji, sam proces nigdy wcześniej nie został zaobserwowany” – mówi Samuel Ojosnegros.

Do przeprowadzenia badania, którego wyniki opublikowano w czasopiśmie „Science Advances”, wykorzystano zarodki przekazane do badań przez pacjentów Szpitala Uniwersyteckiego Dexeus, którzy ukończyli cykle wspomaganego rozrodu. „Bez hojności pacjentów nie moglibyśmy nic zrobić” – podkreśla Samuel Ojosnegros.

Naukowcy odtworzyli macierz złożoną z kolagenu , głównego składnika macicy matki, aby zarodek mógł znajdować się w środowisku zbliżonym do fizjologicznego; zastosowali również pożywkę hodowlaną z bogatszymi surowicami pochodzącymi z osocza ludzkiego, które bardziej przypominają to, z czym spotyka się prawdziwy zarodek w procesie rozwoju. „Daliśmy mu gniazdo, które znajduje w naturze, składniki odżywcze od matki, a wszystko to zrobiliśmy w systemie, który można wykorzystać pod mikroskopem. Zarodek może się rozwijać, a my możemy go obserwować” – zauważa badacz.

Przeprowadzono eksperymenty z embrionami ludzkimi i mysimi, aby porównać oba procesy implantacji. „Zaobserwowaliśmy, że ludzki embrion jest bardzo inwazyjny; wykopuje dziurę i zakopuje się w niej, a po wniknięciu do środka zaczyna ciągnąć macicę i rosnąć. Natomiast embrion myszy pozostaje na powierzchni macicy i rozrasta się po jej powierzchni” – wyjaśnia Ojosnegros.

Kolejnym zaskakującym odkryciem jest to, że ludzki zarodek jest „wrażliwy na bodźce mechaniczne” – opisuje badacz. Oznacza to, że jest zdolny do wyczuwania napięcia. „ Jeśli pociągniesz macicę w określonych punktach, wyczuje ona napięcie i przesunie oś implantacji zgodnie z tym sygnałem. Stawiamy hipotezę, że w macicy występują mikroskurcze, które mogą kierować implantacją zarodka” – zauważa.

„ Ludzki proces rozrodczy jest dość nieefektywny ; tylko jedna trzecia zapłodnionych zarodków kończy się narodzinami dziecka, jedna trzecia zarodków nigdy się nie implantuje, a kolejna jedna trzecia ginie wkrótce po implantacji. Możemy zatem uznać implantację za czynnik ograniczający w ludzkim procesie rozrodczym” – mówi Amélie Godeau, badaczka z grupy Ojosnegros i współautorka badania.

System wykorzystywany przez naukowców w tej pracy pozwoli im badać proces implantacji in vitro, aby zwiększyć jego efektywność , dowiedzieć się, które zarodki się zagnieżdżą, a które nie, lub opracować suplementy witaminowe lub białkowe, które usprawnią ten proces.

Według badacza, od teraz stoją przed nami dwa wyzwania: jedno związane z nauką podstawową, a drugie z technologią. Z jednej strony, zrozumienie, jak zarodek się implantuje, dlaczego wywiera taką siłę i jaki mechanizm wykorzystuje, aby rozerwać, zrobić dziurę i wniknąć do macicy; z drugiej strony, zapewnienie, że przemysł będzie mógł wdrożyć ten system i kontynuować badania, które doprowadzą do nowych odkryć zarówno w diagnostyce, jak i w opracowywaniu związków usprawniających implantację.