在生命孕育的奇妙旅程中，胎盤扮演著至關重要的角色，它不僅是胎兒獲取營養、排出廢物的關鍵通道，還在維持妊娠穩定、調節母胎免疫等方面發揮著不可或缺的作用。然而，由於研究胎盤面臨諸多實際、法律和倫理限制，這個神秘的器官至今仍是人類瞭解最少的器官之一。
近日，發表於iScience的一項研究Development of apical out trophoblast stem cell derived organoids to model early human pregnancy為我們帶來了新突破，有望為胎盤相關研究開闢新方向。
胎盤由滋養層細胞發育而來，滋養層細胞的正常增殖與分化是成功妊娠的基礎。在妊娠過程中，滋養層細胞會分化為細胞滋養層細胞（CTB）、絨毛外滋養層細胞（EVT）和合體滋養層細胞（STB）等多種細胞型別。一旦滋養層細胞發育和功能出現異常，就可能引發流產、子癇前期和胎兒宮內生長受限等多種妊娠併發症。
此前，由於缺乏合適的功能性實驗模型，人們對人類胎盤的認知進展緩慢。儘管滋養層類器官的出現為研究胎盤生理和疾病提供了一定幫助，但現有模型存在諸多缺陷，其中最突出的問題是STB在類器官內部的位置不符合生理狀態，無法準確模擬體內胎盤絨毛形態，也難以研究STB與子宮內膜或絨毛間隙內容物的相互作用。
為解決這些問題，研究團隊致力於開發一種更接近體內胎盤結構的類器官模型。他們成功建立了一種由人滋養層幹細胞（hTSC）來源的頂端向外的類器官模型，該模型表面由STB構成，內部為CTB，更貼近體內胎盤的真實結構。
圖 1. 從hTSC細胞建立頂端向外的滋養層類器官培養
研究結果顯示，這種新型類器官模型具有多項重要特性。在形態結構方面，經過10天培養，類器官圍繞微珠生長，呈現多層結構，外層是多核的STB，內層是單核細胞，類似體內胎盤絨毛組織。透過掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡觀察發現，其表面有密集的微絨毛，與體內正常絨毛STB結構一致，內部單核細胞的細胞核形態不規則，且透過多種細胞連線維持聯絡。
圖 2. 滋養層類器官中CTB和STB的超微結構
從功能角度看，該類器官能夠分泌人絨毛膜促性腺激素（hCG）、孕酮（P4）和胎盤生長因子（PGF）等重要激素。其中，hCG和P4的分泌量隨時間逐漸增加，PGF的分泌在培養第5天達到峰值，之後顯著下降。這一激素分泌模式與正常妊娠情況有相似之處，但PGF分泌的具體調控機制還需進一步研究。
值得一提的是，該類器官模型還能夠誘導產生具有遷移和侵襲能力的EVT樣細胞。當將類器官轉移到基質膠中，並使用特定的培養基培養時，細胞會遷移到基質膠中，形成紡錘狀結構，表達EVT相關標記物，如HLA-G和ITGA2等。這表明該模型可以較好地模擬體內滋養層細胞的分化和侵襲過程。
圖 3. 從滋養層類器官生成具有遷移和侵襲能力的HLA-G⁺ EVT樣細胞
這項研究建立的新型頂端向外的滋養層類器官模型，在結構和功能上更接近體內胎盤，為研究正常和異常胎盤發育、藥物及環境因素對胎盤的影響以及母胎相互作用提供了有力的工具。相信隨著研究的不斷深入，這一模型將幫助我們揭開更多胎盤的奧秘，為保障母嬰健康帶來新的希望。
參考文獻：
Zhou J, Sheridan MA, Tian Y, et al. Development of apical out trophoblast stem cell derived organoids to model early human pregnancy. iScience. 2025;28(3):112099. Published 2025 Feb 25. doi:10.1016/j.isci.2025.112099
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