Placenta-on-a-Chip模仿感染疟疾的母亲和胎儿之间的养分交换

由于胎盘疟疾恶性疟原虫感染可能导致严重的并发症对母亲和孩子。每年,胎盘疟疾导致近200000名新生儿死亡,主要是由于低出生体重,以及10000年的孕产妇死亡。胎盘疟疾parasite-infected红细胞,结果被困在树状分支结构,形成胎盘。

实验研究在人类胎盘挑战由于伦理性考量和高高活人的器官。人类胎盘和体系结构的解剖学母胎界面,如在孕产妇和胎儿的血液,是复杂的,不能轻易使用现代重建的全部在体外模型。

研究人员从佛罗里达大西洋大学的工程学院和计算机科学和施密特医学院已经开发出一种placenta-on-a-chip模型,模拟胎儿和母亲之间的营养交换的影响下胎盘疟疾。这部小说将微生物学与工程技术相结合,三维模型使用一个微流控芯片研究的复杂过程,发生在感染疟疾的胎盘以及其他placenta-related疾病和病态。

Placenta-on-a-chip模拟血流和模仿的微环境感染疟疾的胎盘的水流条件。使用这种方法,研究人员仔细检查过程,发生感染的红细胞与胎盘血管交互。这种微型装置使他们测量葡萄糖扩散穿过胎盘屏障建模和血液感染的影响恶性疟原虫行,可以使用placenta-expressed坚持胎盘表面的分子称为CSA。

在这项研究中,胎盘滋养层或外层细胞和人类脐静脉内皮细胞培养在两端的细胞外基质凝胶在区划的微流控系统中,形成之间的生理屏障co-flow管状结构来模拟一个简化的母胎界面在胎盘绒毛。

结果发表在科学报告,表明CSA-binding感染红细胞附加阻力的模拟胎盘屏障葡萄糖灌注和减少葡萄糖转移跨越这一障碍。葡萄糖运输率之间的比较在胎盘屏障感染或条件恶性疟原虫被感染的血液流动在外层细胞有助于更好地理解这一重要方面,胎盘疟疾病理学和可能被用作模型来研究治疗胎盘疟疾的方法。

“尽管若和活细胞成像技术的进步,解释运输穿过胎盘屏障仍具有挑战性。这是因为胎盘营养运输是一个复杂的问题,涉及多种细胞类型,多层结构,以及细胞之间的耦合消费和扩散穿过胎盘屏障,”莎拉·e·杜说,博士,资深作家兼副教授能力的海洋和机械工程系。“我们的技术支持microengineered胎盘屏障的形成和模拟血液循环,它提供了替代方法进行测试和检查。”

大部分的孕产妇和胎儿血之间的分子交换发生在分支树状结构叫做绒毛状树。因为胎盘疟疾可能开始后才开始怀孕中期intervillous空间打开时被感染的红细胞和白细胞,研究人员感兴趣的胎盘母胎界面模型形成下半年怀孕。

“这项研究提供了重要信息的母亲和胎儿之间的营养物质交换受到疟疾的影响,”斯特拉Batalama说,博士,院长,大学的工程和计算机科学能力。“学习孕产妇和胎儿隔间之间的分子运输可能有助于理解的一些病理生理机制在胎盘疟疾。重要的是,这本小说由我们的佛罗里达大西洋大学的研究人员发明的微流体设备可以作为其他placenta-relevant疾病模型。”

参考:Mosavati B,杜Oleinikov A, e . 3 d microfluidics-assisted建模的葡萄糖运输在胎盘疟疾。Sci代表。2022;12 (1):15278。doi:10.1038 / s41598 - 022 - 19422 - y

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