Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В рамках проекта проведен комплекс исследований, направленных на изучение модели плацентарного барьера и процессов, связанных с развитием преэклампсии (ПЭ). 1. Анализ литературных данных. Проведен обзор групп лекарственных средств, используемых при беременности, с акцентом на антибиотики, анальгетики, противорвотные средства и препараты для лечения инфекций (TORCH, ВИЧ, COVID-19). Подчеркнута необходимость разработки более точных in vitro моделей для оценки транспорта через плацентарный барьер, что позволит снизить объем экспериментов на животных. 2. Культивирование макрофагов человека. Разработаны протоколы культивирования клеточной линии THP-1 и CD14+ макрофагов из моноцитов крови в гелях из коллагена I типа (бычий коллаген и препарат Viscoll). Оптимизирован протокол полимеризации коллагена для обеспечения максимальной жизнеспособность клеток. 3. Сокультивирование клеток плацентарного барьера на микрофлюидных чипах. Разработаны и протестированы два типа микрофлюидных чипов для моделирования плацентарного барьера: • Чип 1 типа: Поликарбонатная конструкция с пористой мембраной. Оптимизация режима работы насоса и вертикальное позиционирование чипов позволили устранить проблему пузырей воздуха, обеспечив культивирование BeWo b30 и EA.hy926 в течение 14 дней без активации апоптоза. • Чип 2 типа: Многослойный чип из полидиметилсилоксана (ПДМС). Исследовано влияние соотношения компонентов ПДМС и температуры полимеризации на газопроницаемость. Оптимальные параметры (5:1, 125°C) обеспечивают низкую газопроницаемость и высокую биосовместимость, обеспечивая культивирование BeWo b30 и EA.hy926 в течение 7 дней без активации апоптоза. • Расположение клеток на чипе с прослойкой геля: рекомендовано расположение клеток эндотелия на мембране для предотвращения формирования сосудов вместо монослоя и трофобласта с высокой плотностью на геле ограниченной толщины для предотвращения формирования сфероидов, чтобы получить состоятельный плацентарный барьер с внеклеточным матриксом. 4. Моделирование ангиогенеза. Разработан протокол формирования сосудистых структур из клеток HUVEC в геле Matrigel. Оптимальная концентрация матригеля (13 мг/мл) и плотность высевания (70 тыс. клеток/см²) обеспечивают образование плотной сосудистой сети. 5. Сокультивирование вневорсинчатого цитотрофобласта с сосудистыми структурами. Проведено сокультивирование клеток BeWo b30 и HUVEC для изучения механизмов взаимодействия трофобласта с эндотелием. Показано, что BeWo b30 мигрируют в сторону сосудов, вызывая активацию апоптоза и разрушение сосудов с замещением эндотеиля трофобластом, что имитирует процессы ремоделирования сосудов в плаценте. 6. Создание банка плазм беременных. Собран банк из 10 проб плазмы (5 с нормальной беременностью, 5 с ПЭ) на сроке 27 недель. Проведен мультиплексный анализ 27 цитокинов, показавший повышение уровней эотаксина и G-CSF при ПЭ. Эти данные подтверждают роль воспалительных процессов в патогенезе ПЭ и будут использоваться для дальнейших исследований. Полученные результаты открывают новые перспективы для изучения ПЭ, тестирования лекарственных препаратов и создания персонализированных моделей плаценты.

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В рамках второго года выполнения проекта проведен комплекс работ по совершенствованию in vitro моделей плацентарного барьера и углубленному изучению роли гипоксии и иммунных клеток в патогенезе преэклампсии (ПЭ). 1. Оптимизация архитектуры микрофлюидных устройств. Проведен сравнительный анализ шести конфигураций микрофлюидных чипов для создания трехслойной модели плаценты. Выявлены ограничения закрытых систем (образование пузырей газа, сложность заполнения каналов). В качестве оптимальной платформы выбран и внедрен в работу чип «открытого типа» из полиметилметакрилата с поликарбонатной мембраной. Новая конструкция обеспечивает увеличенный объем питательной среды (до 90 мкл), позволяет эффективно удалять пузыри и поддерживает жизнеспособность сокультивируемых клеток (трофобласт BeWo b30, эндотелий EA.hy926 и макрофаги THP-1) в течение нескольких суток в статическом режиме. 2. Моделирование инвазии трофобласта и роли макрофагов. Разработана модель ремоделирования спиральных артерий матки. Установлено, что ключевым регулятором этого процесса являются макрофаги. При добавлении макрофагов во внеклеточный матрикс (коллаген I типа) наблюдается стимуляция инвазии трофобласта и активное замещение им эндотелиальных структур (линия HMEC-1), что имитирует физиологический процесс перестройки сосудов при нормальной беременности. Без макрофагов или при использовании неподходящего матрикса (Matrigel) процесс формирования сосудистых структур нарушается. 3. Изучение молекулярных механизмов гипоксии. С использованием данных секвенирования единичных клеток (scRNA-seq) плаценты и валидации на in vitro модели показано, что гипоксия перестраивает липидный обмен в трофобласте. В условиях дефицита кислорода клетки переключаются с биосинтеза холестерина на его активный захват и транспорт (трансцитоз) для обеспечения нужд плода. Выявлено повышение экспрессии гена PCSK9 и снижение SNX17, что является молекулярной «подписью» гипоксического стресса при преэклампсии. 4. Дифференциация типов гипоксии в модели инвазии. Продемонстрировано различие между «физиологичной» гипоксией (характерной для ранних сроков беременности) и «патологической» (характерной для ПЭ). Использование специфических индукторов показало, что умеренная гипоксия (производное оксихинолина) способствует миграции трофобласта и ремоделированию сосудов. В то же время тяжелая химическая гипоксия (CoCl₂) блокирует инвазию трофобласта и повышает выживаемость эндотелия, что воспроизводит картину неполной гестационной перестройки артерий, наблюдаемую при преэклампсии. 5. Оценка транспорта лекарственных препаратов. Изучена проницаемость плацентарного барьера для химиопрепаратов (5-фторурацил, циклофосфамид, доксорубицин). Обнаружено, что гипоксия и присутствие макрофагов существенно повышают транспорт лекарств через барьер. Механизмы включают ослабление плотных контактов под действием факторов VEGF-A и ANGPTL4, секретируемых макрофагами, а также гипоксическую активацию мембранных переносчиков (в частности, ENT1 для 5-фторурацила). Эти данные важны для оценки рисков фармакотерапии при осложненной беременности. 6. Поиск биомаркеров преэклампсии. Расширен биобанк образцов плазмы и клеток крови беременных пациенток. В популяции классических моноцитов (CD14+) выявлено снижение экспрессии гена CXCL8 (интерлейкин-8) и повышение экспрессии ADGRE4P у пациенток с преэклампсией по сравнению с физиологической беременностью. Это указывает на системное нарушение миграционного потенциала иммунных клеток при данной патологии. Полученные результаты позволили создать валидные клеточные модели для тестирования лекарств и углубить понимание роли иммунной системы и гипоксии в развитии осложнений беременности. Информация о ходе проекта публикуется на сайте Лаборатории молекулярной физиологии факультета биологии и биотехнологии НИУ ВШЭ (https://biology.hse.ru/lmp/), а также освящена в ряде публикаций в СМИ: 1) https://science.mail.ru/news/6285-placenta-na-chipe/ «Плацента-на-чипе» позволит безопасно исследовать осложнения беременности 2) https://naked-science.ru/article/column/opasnoe-oslozhnenie-berem Опасное осложнение беременности смоделировали с помощью плаценты-на-чипе 3) https://www.hse.ru/news/science/1073402646.html Новые модели изучения заболеваний: от чашки Петри до органов-на-чипе 4) https://news.myseldon.com/ru/news/index/333182641 Опасное осложнение беременности смоделировали с помощью плаценты-на-чипе 5) https://poisknews.ru/biologiya/ot-chashki-petri-do-organov-na-chipe-novye-modeli-pomogayut-glubzhe-ponyat-mehanizmy-zabolevanij-i-razrabotat-lekarstva/ От чашки Петри до органов-на-чипе. Новые модели помогают глубже понять механизмы заболеваний и разработать лекарства