合成细胞外基质支持子宫内膜类器官

　　科学家已经开发出一种合成细胞外基质(ECM)，它可以支持迷你子宫内膜在培养皿中生长至少两周。子宫内膜——子宫的粘膜衬里——一直难以在实验室中建立模型，这限制了科学家研究其在子宫内膜异位症等健康和疾病状态中的作用的能力。这种基质可以让细胞在一个重现人类生理的环境中相互作用，这可以帮助研究人员更好地模拟对月经周期的健康和病理反应。

　　

塔夫茨大学的第一作者Juan Gnecco说:“有了这个矩阵，我们可以开始推断和利用被诊断患有某些生殖疾病的患者的样本。”“我们可以开始探索从患者细胞中培养出来的类器官与健康人细胞的行为有何不同。”

到目前为止，科学家们一直在用一种叫做Matrigel的天然水凝胶在培养皿中培养类器官——微型器官。尽管可以在一定程度上支持类器官生长，但Matrigel也含有可以干扰细胞间通讯的蛋白质。这在模拟子宫内膜时尤为重要，因为它主要由上皮腺和基质细胞组成，它们的相互作用影响着子宫内膜组织在性激素的影响下在整个月经周期中的变化。

“如果基质细胞试图与上皮细胞交谈，就像你站在高峰时间的机场跑道上试图与你的朋友交谈一样，”麻省理工学院的资深作者琳达·格里菲斯(Linda Griffith)谈到在Matrigel中与基质共同培养的子宫内膜类器官时说。

Griffith, Gnecco和他们的团队使用水凝胶和最小的生物信号集设计了一种合成ECM。然后，他们将来自人类供体的子宫内膜间质和上皮类器官一起培养在合成基质中，并在至少15天的实验期间保持完整。相比之下，基质不支持基质培养，在第15天部分解体和萎缩。

合成ECM的设计还允许细胞在生长过程中隔离自己的基质。格里菲斯说:“疾病细胞和正常细胞之间的一个不同之处在于，它们可能产生的基质分子略有不同。”“有了这种ECM，我们可以创造一个类似于细胞在体内所经历的微环境。我们对此感到非常兴奋。”

为了测试这种基质是否能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的黄体酮(一种在月经周期中起关键作用的性激素)来模拟部分月经周期的情况。这种激素使类器官的上皮层变厚，增加了一种促孕蛋白的分泌，并诱导了间质分化，在人类身上也观察到同样的变化。

然后，研究小组将一种与人类子宫内膜疾病相关的促炎细胞因子暴露在培养物中，包括子宫内膜异位症，这是一种以子宫内膜组织生长在子宫外为特征的疾病。他们发现，在含有上皮细胞和基质细胞的共培养中，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的一个特征。在仅含有上皮细胞的单一培养中未观察到异常生长。

Gnecco说:“这确实强调了细胞通讯的重要性，不仅对性激素信号，甚至对细胞间的炎症通讯也很重要。”“我们还需要深入研究更多的机制，现在有一个平台可以用来更详细地研究它。这将为下游的其他研究带来巨大的好处。”

Journal Reference:

1. Juan S. Gnecco, Alexander Brown, Kira Buttrey, Clara Ives, Brittany A. Goods, Lauren Baugh, Victor Hernandez-Gordillo, Megan Loring, Keith B. Isaacson, Linda G. Griffith. Organoid co-culture model of the human endometrium in a fully synthetic extracellular matrix enables the study of epithelial-stromal crosstalk. Med, 2023; 4 (8): 554 DOI: 10.1016/j.medj.2023.07.004