Trophoblast-endometrial interaction in a 3D culture system as a model for early human implantation
Final Report Abstract
Die Implantation des Embryos in das mütterliche Endometrium ist ein entscheidender und kritischer Prozess für das Gelingen einer Schwangerschaft. Aus ethischen Gründen verbietet es sich, frühe Implantationsprozesse beim Menschen gezielt zu erforschen. Deswegen wird mit verschiedenen in vitro Modellen an humanen Zellllinien und primären humanen endometrialen Epithelzellen (EEC) versucht, die frühe Interaktion zell- und molekularbiologisch zu untersuchen. Wir untersuchten hier regulatorische, klinisch-angewandte und mechanistische Aspekte der endometrialen Differenzierung. Durch Weiterentwicklung eines endometrialen 3D EEC-Sphäroidmodells konnten wir Änderungen der EEC-Polarität in Abhängigkeit von ovariellen Steroidhormonen und von Choriogonadotropin (hCG) zeigen, die den Änderungen des Endometriums in vivo zum Zeitpunkt des Implantationsfensters entsprechen. Im Zuge einer klinischen Kooperation wurden endometriale Biopsien von Patientinnen der assistierten Reproduktion anhand von primären Zellkulturen weiter charakterisiert sowie in einer Gewebebank asserviert und umfangreich histomorphologisch charakterisiert. Hierdurch gelang es, Parameter zur Bestimmung des Implantationsfensters und damit des Zeitpunkts der höchsten Rezeptivität des Endometriums zu erhalten. Diese Parameter können langfristig helfen, als prognostische Faktoren für die Rezeptivität des mütterlichen Endometriums zur Verbesserung von Behandlungsformen der assistierten Reproduktion beizutragen. Im Weiteren kann dies zu einer personalisierten Behandlung von Patientinnen mit unerfülltem Kinderwunsch führen. Unter dem mechanistischen Aspekt stehen die Konfrontationsversuche von Trophoblastzellen mit endometrialen EEC. Durch Kombination von Kokulturen endometrialer EEC und embryonaler Trophoblastzellen soll hierbei zukünftig der Einfluss der endometrialen EEC-Polarität auf die Implantation des Embryos untersucht werden. Durch Fortführung der Konfrontationsversuche im Rahmen des DFG-Graduiertenkolleg ME3T werden diese Kokulturversuche mit mechanobiologischen Analyseverfahren wie traction force microscopy und nanoindentation untersucht. Die Untersuchung von zellulären Parametern der endometrialen Rezeptivität wird im Zuge der noch laufenden Graduiertenschule anhand von 2D und 3D Zellkulturmodellen auf mechanobiologischer Ebene fortgeführt. Die etablierten Kultursysteme können im Weiteren als Modellsystem für Studien zur humanen Rezeptivität und Implantation eingesetzt werden.
Publications
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Steroid hormones and human choriogonadotropin influence the distribution of alpha6-integrin and desmoplakin 1 in gland-like endometrial epithelial spheroids. Histochem Cell Biol. 155:581–591. (2021)
VU Buck, MT Kohlen, AK Sternberg, B Rösing, J Neulen, RE Leube, I Classen-Linke
