Come l’embrione umano si fa spazio nell’utero: il video in 3D
Assistere all’impianto di un embrione umano nell’utero materno in tempo reale è possibile. A dimostrarlo sono stati i ricercatori dell’Istituto di Bioingegneria della Catalogna (Ibec) che hanno utilizzato un sistema innovativo sviluppato in laboratorio e in grado di simulare gli strati esterni dell’utero in 3D.
Se circa il 60% degli aborti spontanei è dovuto al fallimento dell’impianto ed è causa principale dell’infertilità, lo studio – pubblicato sulla rivista Science Advances – si propone come la prima ricerca in grado di aiutare a comprendere meglio i meccanismi alla base del processo, migliorando sia i tassi di fertilità sia i processi di riproduzione medicalmente assistita.
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Lo studio: come attecchisce l’embrione all’utero?
I ricercatori dell’Ibec, in collaborazione con il Dipartimento di Medicina della Riproduzione dell’Ospedale Universitario Dexeus, hanno catturato immagini inedite dell’impianto di un embrione umano. Finora, non era stato possibile osservare questo processo negli esseri umani in tempo reale e le limitate informazioni disponibili provenivano da immagini fisse scattate in momenti specifici del processo.
“Abbiamo osservato che gli embrioni umani si insinuano nell’utero, esercitando una forza considerevole durante il processo – ha spiegato Samuel Ojosnegros , ricercatore principale del gruppo di ricercatori dell’Ibec e responsabile dello studio -. Queste forze sono necessarie perché gli embrioni devono essere in grado di invadere il tessuto uterino, integrandosi completamente con esso. Si tratta di un processo sorprendentemente invasivo. Sebbene sia noto che molte donne avvertono dolore addominale e leggero sanguinamento durante l’impianto, il processo in sé non era mai stato osservato prima”.
Il meccanismo si basa sul rilascio di enzimi, da parte dell’embrione, che degradano i tessuti circostanti. Per far sì che ciò si verifichi è necessaria una forza. Questo tessuto fibroso è pieno di collagene, una proteina rigida che forma anche tendini e cartilagine: “L’embrione si apre un varco attraverso questa struttura e inizia a formare tessuti specializzati che si collegano ai vasi sanguigni della madre per nutrirsi “, ha aggiunto Ojosnegros.
I risultati del team di ricerca rivelano che gli embrioni umani esercitano forze di trazione sul loro ambiente, rimodellandolo. L’embrione esercita quindi una “trazione” sulla matrice uterina, muovendola e riorganizzandola: “Reagisce anche a stimoli di forza esterni – ha spiegaqto Amélie Godeau, ricercatrice del gruppo di Ojosnegros e co-prima autrice dello studio -. Ipotizziamo che le contrazioni che si verificano in vivo possano influenzare l’impianto dell’embrione. Pertanto, un’invasione embrionale efficace è associata a uno spostamento ottimale della matrice, evidenziando l’importanza di queste forze nel processo di impianto”.
Una piattaforma per studiare l’impianto in laboratorio
Per condurre lo studio, il team di ricerca dell’Ibec si è avvalso di una piattaforma che consente l’impianto degli embrioni al di fuori dell’utero in condizioni controllate. Sviluppata ad hoc per l’esperimento, la piattaforma ha consentito l’imaging a fluorescenza in tempo reale e l’analisi delle interazioni meccaniche dell’embrione con il suo ambiente. La piattaforma si basa su un gel composto da una matrice artificiale formata da collagene, abbondante nel tessuto uterino, e da varie proteine necessarie per lo sviluppo embrionale.
Gli esperimenti hanno coinvolto sia con embrioni umani che delle cavie, cioè embrioni di topi, per consentire il confronto dei due processi di impianto:
- Quando l’embrione di topo entra in contatto con l’utero, esercita delle forze per aderire alla sua superficie. L’utero si adatta quindi ripiegandosi attorno all’embrione, avvolgendolo in una cripta uterina.
- Al contrario, l’embrione umano si muove verso l’interno e penetra completamente nei tessuti uterini. Una volta lì, inizia a crescere radialmente dall’interno verso l’esterno.
“La nostra piattaforma ci ha permesso di quantificare la dinamica dell’impianto dell’embrione e di determinare in tempo reale l’impronta meccanica delle forze utilizzate in questo complesso processo”, ha concluso Anna Seriola, ricercatrice dell’Ibec.
Il video dell’embrione umano
Nella prima parte del video è evidente il processo di compattazione cellulare nell’embrione. La seconda parte mostra l’embrione che invade la piattaforma: “Il nostro lavoro ha comportato la fornitura di consulenza tecnica e la realizzazione di una rigorosa selezione degli embrioni umani donati per la ricerca, con l’obiettivo di garantire che soddisfacessero le condizioni ideali per l’esecuzione del progetto”, ha aggiunto Miquel Solé, direttore del Laboratorio di Crioconservazione di Dexeus Mujer.
Lo studio è stato condotto in collaborazione con il team del Dipartimento di Medicina Riproduttiva del Dexeus Mujer–Hospital Universitari Dexeus, responsabile della selezione degli embrioni umani donati per la ricerca forniti per questo progetto, con il gruppo di Sistemi Biomimetici per l’Ingegneria Cellulare dell’Ibec, guidato da Elena Martínez, e con altre istituzioni come la Banca di Cellule Staminali di Barcellona, l’Università di Barcellona, l’Università di Tel Aviv, il Centro di Reti per la Ricerca Biomedica e l’Istituto per la Ricerca Biomedica.
