科学家开发出可支持子宫内膜器官组织的合成细胞外基质

科学家们研制出了一种合成细胞外基质（ECM），它能支持微型子宫内膜在培养皿中生长至少两周。子宫内膜--子宫的粘膜内层--历来难以在实验室中建模，这限制了科学家研究它在子宫内膜异位症等健康和疾病状态下的作用。

医学》（Med）杂志介绍的这种基质可以让细胞在重现人体生理的环境中相互作用，从而帮助研究人员更好地模拟月经周期的健康和病理反应。

"塔夫茨大学的胡安-格内科（Juan Gnecco）是该论文的第一作者。"我们可以开始探索从患者细胞中培育出来的器官组织与健康人的器官组织有什么不同"。

到目前为止，科学家们一直在用一种名为 Matrigel 的天然水凝胶培育培养皿中的微型器官。尽管 Matrigel 能在一定程度上支持类器官的生长，但它也含有可能干扰细胞间通讯的蛋白质。这一点在子宫内膜建模时尤为重要，因为子宫内膜主要由上皮腺体和基质细胞组成，它们之间的相互作用会影响子宫内膜组织在整个月经周期中受性激素影响而发生的变化。

"该研究的资深作者、麻省理工学院的琳达-格里菲斯（Linda Griffith）说："如果基质细胞试图与上皮细胞'交谈'，就好比你在高峰时段站在机场跑道上试图与你的朋友交谈一样。

Griffith、Gnecco 和他们的团队利用水凝胶和一组最基本的生物信号设计了一种合成 ECM。然后，他们将来自人类供体的子宫内膜基质和上皮细胞有机体一起放在合成基质中培养，在至少 15 天的实验期内，共培养一直保持完好。相比之下，Matrigel不能支持基质培养，到第15天时已部分分解和萎缩。

合成 ECM 的设计还允许细胞在生长过程中封存自己的基质。"格里菲斯说："疾病细胞和正常细胞的区别之一在于，它们制造的基质分子可能略有不同。"有了这种 ECM，我们就能创造出与细胞在体内所经历的类似的微环境。我们对此感到非常兴奋。

为了测试这种基质能否支持子宫内膜上皮细胞和基质细胞的生长和功能，研究人员用一种合成黄体酮（一种在月经周期中起关键作用的性激素）处理共培养物，以模拟月经周期的部分情况。这种激素使器官组织的上皮细胞层变厚，增加了一种促妊娠蛋白的分泌，并诱导了基质分化，这些变化在人类身上也能观察到。

研究小组随后让培养物接触一种与人类子宫内膜疾病（包括子宫内膜异位症）有关的促炎细胞因子。他们发现，在同时含有上皮细胞和基质细胞的共培养物中，细胞因子大大增加了上皮细胞的增殖，这是子宫内膜异位症患者身上观察到的特征。而在只含有上皮细胞的单培养基中则没有观察到异常生长。

"Gnecco说："这确实凸显了细胞通讯的重要性，不仅是性激素信号，甚至是细胞间的炎症通讯。Gnecco说："我们需要深入研究的机制还有很多，现在有了一个平台，可以用来更详细地研究这一机制。这将为下游的其他研究带来巨大的益处。

More information: Organoid co-culture model of the cycling human endometrium in a fully synthetic extracellular matrix enables the study of epithelial-stromal crosstalk, Med (2023). DOI: 10.1016/j.medj.2023.07.004

(责任编辑：泉水)

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