Het menselijk lichaam is echt ingewikkeld - en de situatie wordt nog ingewikkelder als het gaat om de vrouwelijke voortplantingscyclus. Dus hoe kun je dit ingewikkelde systeem het beste bestuderen? Een groep onderzoekers denkt het antwoord te hebben: recreëer het in een schaal.
Om deze prestatie te bereiken, creëerden onderzoekers een platform dat alle weefsels die betrokken zijn bij de vrouwelijke reproductieve cyclus op microchips plaatst. Elke chip bevatte verschillende weefsels — eierstokweefsels van muizen en menselijke eileiders, baarmoederslijmvlies (endometrium), lever- en baarmoederhalsweefsel. Toen bedachten ze hoe ze deze weefsels gedurende een periode van een maand konden laten samenwerken. Het team publiceerde onlangs hun resultaten in het tijdschrift Nature Communications .
De menstruatiecyclus op een chipsysteem lost een probleem op dat wetenschappers al lang hebben gehad bij het onderzoeken van geneesmiddeleninteracties in het menselijk lichaam - en hoe die geneesmiddelen de voortplanting kunnen beïnvloeden. Met de huidige technologie is het zowel onmogelijk als onethisch om de volledige reproductieve cyclus in realtime te bestuderen. Het kweken van weefsels uit het voortplantingskanaal in het laboratorium is ook moeilijk. En wanneer mensen sterven, is het niet langer mogelijk om de delicate interacties tussen de weefsels van de voortplantingsorganen te bestuderen, samen met de effecten van hormonen.
Dit apparaat is eigenlijk een werkmodel van een vrouwelijk voortplantingskanaal. (Woodruff Lab) Dierstudies vormen een ander probleem - wetenschappers kunnen hun voortplanting bestuderen, maar geneesmiddelen hebben een ander effect op dieren dan mensen. Overweeg het geval van thalidomide, zegt Nathaniel Huebsch, senior wetenschapper aan het Healy Laboratory van de Universiteit van Californië, dat gespecialiseerd is in bio-engineering en "organ-on-a-chip" -technologie. Hij vertelt Smithsonian.com dat het medicijn een voorbeeld is van een tijd waarin wetenschappers het fout hadden. Het werd op dieren getest en leek geen negatieve effecten op knaagdieren of hun nakomelingen te veroorzaken. Maar toen het in de jaren zestig op de markt kwam, ontdekten onderzoekers dat het medicijn verwoestende geboorteafwijkingen bij mensen veroorzaakte.
"Dezelfde precieze keu kan dramatisch verschillende dingen doen, afhankelijk van de context van de cellen die die keu ontvangen", zegt hij.
Het bestuderen van de vrouwelijke voortplantingscyclus is misschien moeilijk, maar het nieuwe systeem kan het op een dag veel gemakkelijker maken. De onderzoekers gebruikten microfluïdica - technologie die vloeistoffen via kleine kanalen manipuleert en mogelijkheden biedt om zowel hun eigenschappen te beheersen als beter te bestuderen. In dit geval lieten elektromagnetisch verpompte vloeistoffen de verschillende weefsels op dezelfde manier communiceren als een voortplantingskanaal.
Het kleine systeem werkte. Toen de onderzoekers hormonen in de mix introduceerden, reageerden de weefsels zoals ze dat in een lichaam zouden doen - en de interacties konden in stand worden gehouden in de loop van een volledige "menstruele cyclus van 28 dagen". Binnen de kleine chips deden verschillende reproductieve weefsels het hun ding, hormonen op verschillende niveaus in de loop van de maand afscheiden en zelfs bijdragen aan de groei van de eierstokken.
Huebsch, die niet betrokken was bij het onderzoek, zegt dat het nieuwe systeem veelbelovend is. "Ik zie een weg om dit op te schalen", vertelt hij Smithsonian.com. "Als je dit op een voldoende grote schaal zou kunnen doen, zou je echt wat ontdekking kunnen doen." En de onderzoekers zijn het daarmee eens. In de krant schrijven ze dat de tool zowel het tempo als de kwaliteit van reproductief, toxicologisch en geneesmiddelenonderzoek zou kunnen verbeteren.
Hun werk is echter nog lang niet gedaan. Het nieuwe systeem bootste alleen hormonen na en niet andere factoren zoals immuniteit of de ondersteuning van nakomelingen, dus het is verre van repliceren van alle gecompliceerde factoren die het reproductieve systeem dagelijks verwerkt. Het menselijk lichaam blijft bijna onvoorstelbaar ingewikkeld - maar stukje bij beetje gaan wetenschappers op weg naar betere manieren om het na te bootsen en te bestuderen.
