驅動女性生殖系統的精巧激素訊號傳導無法在扁平培養皿中建模。為了解決歷史上女性健康和生理學研究長期匱乏的問題,科學家們現在建立了首個“晶片器官”模型,該模型在功能上再現了女性月經週期。這種 3D 系統可能有助於科學家瞭解複發性流產的一些原因,並可能推動避孕和其它領域藥物開發的新研究。生育專家希望他們最終能夠將個別女性的細胞樣本放入這樣的模型中,從而確定最佳治療方案。
由西北大學婦產科教授特蕾莎·K·伍德拉夫領導的團隊在一個微小的互連立方體網路中培養了來自幾種生殖器官的人類和小鼠細胞。管道、閥門和泵將空氣和液體推入系統中,模擬身體的自然迴圈。原本會在培養皿中死亡的細胞在一個標準的 28 天生殖週期內保持存活。
研究人員透過注射垂體激素啟動了系統的化學通訊。作為回應,細胞分泌了典型月經週期(包括排卵期間)中發現的雌激素和孕酮水平——複製了不同女性生殖器官之間發生的訊號傳導。該團隊還能夠模擬受孕後不久發生的激素活動,創造了一種可以深入瞭解維持成功妊娠的工具。這項研究於今年早些時候在《自然通訊》雜誌上發表。
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該系統包含小鼠卵巢細胞(產生與人類卵巢相同的激素),以及來自輸卵管、子宮內膜和宮頸的人類細胞。還包括人類肝細胞,因為該器官可以分解許多藥物。這項工作建立在之前眾多探索人體建模方法的晶片器官研究的基礎上。
新系統仍然遠非女性解剖結構的完美替代品:它既缺乏支援妊娠的關鍵胎盤,也缺乏炎症系統。範德比爾特大學醫學院婦產科教授凱文·G·奧斯汀(未參與該研究)表示,它也無法解決早期毒物暴露可能如何影響生殖健康的問題。但伍德拉夫表示,她的團隊的工作將使人們能夠對包括宮頸疾病在內的各種疾病進行新的研究,而由於細胞差異,這些疾病無法在齧齒動物模型中進行研究。