摘要：在生命最初的摇篮里，胎盘就像一位默默奉献的守护者，为胎儿输送营养、排出废物，还能阻挡有害物质。可这位守护者也有 “闹脾气” 的时候 —— 子痫前期、胎儿生长受限这些麻烦，很多都和胎盘发育异常有关。
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一、胎盘的 “成长烦恼”：为什么我们需要新模型？
在生命最初的摇篮里，胎盘就像一位默默奉献的守护者，为胎儿输送营养、排出废物，还能阻挡有害物质。可这位守护者也有 “闹脾气” 的时候 —— 子痫前期、胎儿生长受限这些麻烦，很多都和胎盘发育异常有关。
过去，科学家们想研究胎盘，要么用动物实验，要么依赖 Matrigel 这种动物来源的基质培养细胞。但 Matrigel 就像个 “脾气古怪的合作伙伴”，每次批次都不一样，让实验结果难以重复。而且，传统模型里的胎盘类器官总是 “里外颠倒”，和真实胎盘的结构差太远，根本没法好好研究那些关键的生理过程。
于是，一群科学家决定打造一个 “胎盘微型实验室”—— 用生物打印技术，把滋养层细胞 “种” 在合成的 PEG 基质里，让它们长成和真实胎盘更像的类器官。这个想法就像给细胞搭了个量身定制的 “房子”，既能模拟真实环境，又能精准控制各种条件。
二、搭建 “细胞公寓”：基质的选择是门大学问
要建 “细胞公寓”，首先得选对 “建材”。科学家们测试了三种 PEG 基质：一种是 “毛坯房”（空白基质），一种加了层粘连蛋白肽链（IKVAV 和 YIGSR），还有一种加了胶原肽模拟物（GFOGER）。
结果出乎意料 ——“毛坯房” 里的 ACH-3P 细胞最 “开心”，形成的类器官数量最多（15.7±0.9 个），比另外两种 “精装修” 的多了近一倍。看来，这些细胞更爱自己动手 “装修”，它们会分泌 ECM 成分，把环境改造成自己喜欢的样子。
选定了 “毛坯房”，科学家们又比较了生物打印和传统 Matrigel 包埋两种 “建造方式”。两种方法都能让细胞在 3-4 天内长成类器官，但它们的 “长相” 不太一样：Matrigel 里的类器官会伸出很多 “小触角”（伪足），而生物打印的类器官更爱 “抱团”，还会慢慢 “侵入” 周围的基质。它们虽然大小差不多，但 “性格” 迥异 ——Matrigel 里的类器官存活率更高（92.93% vs. 48.00%），但生物打印的类器官代谢活性一点也不差。
三、细胞的 “职业选择”：滋养层的分化之路
在这个 “微型实验室” 里，细胞们会像真实胎盘里那样，选择自己的 “职业道路”—— 有的变成细胞滋养层（CTB），有的变成绒毛外滋养层（EVT），还有的变成合体滋养层（STB）。
科学家们给这些 “职场新人” 做了 “身份认证”：用免疫荧光标记 E - 钙粘蛋白（CTB 的标志）、HLA-G（EVT 的标志）和 β-hCG（STB 的标志）。结果发现，两种模型里都有这三种细胞，但比例大不相同。生物打印的类器官里，EVT 占了 54%，而 Matrigel 里只有 33%；STB 则正好相反，生物打印的只有 3%，Matrigel 里有 22%。这就像两个不同的 “工业园区”，一个盛产 EVT，一个盛产 STB。
更神奇的是，这些细胞还会 “升职加薪”。生物打印的类器官里，有一群 “成熟的 EVT”（EVT_2），它们表达更多 ITGA1 这种 “高级职员” 的标志，它们在伪时间轨迹分析中走得更远，代表着更成熟的状态。而 STB 则会形成像 “小空腔” 一样的结构，就像真实胎盘里的血窦，这在 H&E 染色的切片里看得清清楚楚。
四、“疾病模拟” 实验：当炎症来敲门
胎盘最害怕的 “敌人” 之一就是炎症，子痫前期的妈妈体内，炎症因子 TNF-α 就特别多。科学家们想看看，这个 “微型实验室” 能不能模拟这种情况。
他们往生物打印的类器官里加了 20ng/ml 的 TNF-α，结果发现类器官的 “工作效率”（代谢活性）下降了，STB 的数量也减少了。炎症让这些细胞 “蔫了” 下来。
那常用的药物阿司匹林和二甲双胍能帮忙吗？科学家们试了 0.5mM 的浓度，发现它们虽然能减少一些炎症标志物（比如 CRP），但没法让 STB 恢复活力，也救不了细胞的增殖能力。这说明，对付胎盘炎症，可能还需要更好的办法。
五、给细胞 “换个姿势”：反转的类器官更真实
传统类器官有个大问题 ——STB 都藏在里面，而真实胎盘里，STB 是面朝妈妈血液的。科学家们想了个办法：把 3 天大的类器官捞出来，让它们在悬浮液里 “自由泳”。
没想到，这个方法真管用！悬浮培养的类器官慢慢 “掉了个个儿”，STB 跑到了外面，还形成了像 “小刷子” 一样的微绒毛结构，和真实胎盘的 STB 更像了。它们还会越长越大，偶尔 “拥抱” 融合，就像真实胎盘的生长过程。
六、干细胞的 “新家”：滋养层干细胞也能住进来
科学家们还试了试滋养层干细胞（TSCs），想看看它们在这个 “微型实验室” 里能不能安家。结果发现，TSCs 在 Matrigel 里长得挺好，但在 PEG 基质里就 “水土不服”—— 类器官又小又少。
不过，给 PEG 基质加点 “营养包”（纤连蛋白、层粘连蛋白这些）后，TSCs 就开心多了，类器官数量和大小都明显增加。这说明，不同 “年龄” 的细胞（成熟细胞和干细胞）对 “房子” 的要求不一样，就像小朋友和大人需要不同的家具一样。
七、“微型实验室” 的未来：更多秘密等着被发现
这个生物打印的胎盘类器官模型，就像一个神奇的 “缩小版胎盘”。它能帮我们更好地理解胎盘怎么长大、怎么工作，还能用来测试新药，看看哪些能帮胎盘 “保持健康”。
以后，科学家们还想给这个模型加更多 “居民”—— 比如子宫里的免疫细胞、血管细胞，让它更像真实的母胎界面。他们还想调整基质的 “软硬度”，模拟不同疾病状态下的胎盘环境。
也许有一天，这个小小的 “实验室” 能帮我们解开更多胎盘的秘密，让妈妈和宝宝都更健康。而这一切，都始于一群细胞在 PEG 基质里的奇妙旅程。
参考文献：
Richards, C., et al. Matrix directs trophoblast differentiation in a bioprinted organoid model of early placental development. Nat Commun 16, 8267 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-62996-0
来源：知识泥土六二三
