Вагина на чипе поможет изучить дисбиоз

В последнее время множество исследований посвящено микробиому, в первую очередь кишечника. Однако все больше внимания привлекают бактериальные сообщества вагины. Нарушения вагинального микробиома приводят к развитию бактериального вагиноза, который затрагивает около 30% женщин. Вагиноз повышает риск заражения инфекциями, передающимися половым путем, а также риск преждевременных родов. Часто вагиноз сопровождается накопление бактерий Gardnerella vaginalis. Сейчас вагиноз лечат антибиотиками, но существуют побочные эффекты. Хотелось бы подобрать альтернативную терапию, однако исследователей останавливает отсутствие доклинической модели — животные модели слишком сильно отличаются от человека. Так, бактерии рода Lactobacilli (L. crispatus, L. gasseri и L. jensenii) составляют более 70% вагинального микробиома человека, а у других млекопитающих — менее 1%.

Исследователи из США создали доклиническую модель — вагину на чипе (Vagina Chip). Для этого они культивировали первичные клетки вагинального эпителия человека на одной стороне пористой мембраны, а первичные маточные фибробласты — на обратной стороне. Через пять дней культивирования на чипе спонтанно развились несколько слоев дифференцированных клеток, повторяющих строение тканей вагины. Авторы подтвердили присутствие тканеспецифичных маркеров.

Вагину на чипе выращивали в присутствии β-эстрадиола — женского полового гормона — в максимальных концентрациях, характерных для женского организма. В этих условиях снижалась экспрессия генов, кодирующих эстрогеновый рецептор 1 (ESR1), прогестероновый рецептор (PGR) и клаудин 17 (CLDN17), в то время как экспрессия генов, кодирующих PCK1, GCGR, KRT15 и ZO-1, повышалась. Таким образом, полученный орган на чипе может реагировать на половые гормоны так же, как и сам орган.

Авторы показали, что консорциумы L. crispatus, состоящие из разных штаммов, могут расти на чипе. Присутствие этих бактерий не мешало поддержанию физиологического pH или жизнеспособности клеток.

И D- и L-молочная кислота обладают противомикробной активностью. Однако эпителий влагалища может вырабатывать только L-молочную кислоту. D-молочная кислота — биомаркер метаболической активности L. crispatus. И действительно, на чипах, колонизированных микробными консорциумами, определялись оба энантиомера.

Считается, что бактерии рода Lactobacillus снижают воспаление. Действительно, когда на чипе присутствовали бактерии, в клетках снижалась экспрессия многих провоспалительных цитокинов, таких как IL-6, IL-8, IL-1α, IL-1β, IP-10. Это происходило даже в отсутствии иммунных клеток.

Далее чип инокулировали бактериями, не оптимальными для человеческого микробиома, такими как G. vaginalis, Prevotella bivia и Atopobium vaginae. Бактерии хорошо приживались на чипе, при этом повышался pH. Также в присутствии этих бактерий снижалась жизнеспособность клеток, а выработка провосплительных цитокинов (IL-6, IL-8, IL-1β и IP-10) повышалась. Это подтверждает результаты, полученные in vivo.

Таким образом, созданный чип индуцирует дифференцировку вагинального эпителия, отвечает на гормоны и поддерживает микробиом. Консорциумы L. crispatus, состоящие из разных штаммов, прикрепляются к эпителию, вырабатывают D-молочную кислоту и подавляют воспаление. Дисбиоз, напротив, повреждает эпителий и способствует воспалению. Авторы планирую изучить роль резидентных и циркулирующих иммунных клеток на взаимодействие организма-хозяина и микробиома.

Модель «пациента на чипе» может быть создана из собственных клеток больного