كيف "يعض" الجنين أنسجة الأم: آليات الزرع في البشر تم تصويرها في الوقت الحقيقي لأول مرة

أظهر علماء من برشلونة (IBEC، Dexeus Mujer) وتل أبيب لأول مرة، وبشكل آني وثلاثي الأبعاد، كيف يلتصق الجنين البشري بـ"السقالة الرحمية" ويسحب الأنسجة المحيطة ويعيد هيكلتها. ولتحقيق ذلك، ابتكروا منصة قابلة للتشوه خارج الجسم الحي (جل الكولاجين/ECM)، وطبقوا مجهر قوة الجر مباشرةً على أجنة بشرية وفئران حية. وتتمثل النتيجة الرئيسية في أن نمط القوى يختلف باختلاف النوع، وأن الأجنة نفسها حساسة للمؤثرات الميكانيكية: فهي تستجيب للإشارات الميكانيكية الخارجية بإعادة هيكلة الهيكل الخلوي وتغيير اتجاه النمو.

خلفية الدراسة

يُعتبر الانغراس "عائقًا" في عملية التكاثر البشري: ففي هذه المرحلة غالبًا ما تفشل محاولات الحمل الطبيعي ومحاولات التلقيح الصناعي. في الوقت نفسه، يُعتبر الانغراس البشري عمليةً بينية: فالجنين لا يلتصق ببساطة، بل ينغرس تمامًا في بطانة الرحم - وهي عملية معقدة بيوكيميائيًا وميكانيكيًا، ولكنها لم تُلاحظ تقريبًا في الأنظمة الحية لدى البشر حتى وقت قريب. لذلك، ظلت آليات الالتصاق والغزو "مُبهمة"، وغالبًا ما كانت تُستنتج الاستنتاجات بناءً على علامات غير مباشرة أو بيانات من نماذج حيوانية.

اعتمدت بيولوجيا الانغراس التقليدية بشكل كبير على الفئران، ولكن هناك اختلافات جوهرية بين الأنواع، بدءًا من اتجاه الكيسة الأريمية وصولًا إلى عمق الانغراس ونمط القوى الخلوية. في الفئران، يكون الانغراس سطحيًا أكثر، مع اتجاهات تفضيلية لإزاحة الأنسجة؛ أما في البشر، فهو غازي بشكل واضح، مع قوى جر متعددة البؤر حول الجنين. تشير هذه الاختلافات إلى أن نموذج الفأر لا ينطبق دائمًا على البشر، خاصةً فيما يتعلق بالميكانيكا. كانت هناك حاجة إلى مراقبة مباشرة للجنين البشري في بيئة قابلة للتشوه.

تحقق هذا الاختراق التكنولوجي بفضل الجمع بين مصفوفات ثنائية/ثلاثية الأبعاد قابلة للتشوه (كولاجين/مصفوفة خارج الجسم) ومجهر قوة الجر مع التصوير طويل المدى عالي التردد. مكّن هذا "الرحم الاصطناعي" من رؤية وقياس كيفية سحب الجنين للأنسجة المحيطة به، وإعادة هيكلتها، و"ثقبها"، وكيفية استجابته للإشارات الميكانيكية الخارجية (الحساسية الميكانيكية). وهذا يفتح الباب أمام معايير جديدة لتقييم إمكانية الزرع، ولضبط شروط نقل الأجنة بدقة.

ينطبق السياق: إذا كانت الخصائص الميكانيكية للبيئة ونمط القوى الجنينية مرتبطين بنجاح عملية الزرع، فمن الممكن في التلقيح الصناعي اختيار صلابة/تركيب المصفوفة بشكل مقصود، ومراعاة الفترات الزمنية للنقل، بل واستخدام مقاييس "القوة" كمؤشر اختيار إضافي. بالتوازي مع ذلك، ستساعد هذه المنصات في تفسير نسبة حالات فقدان الحمل المبكرة، عندما تكون الكيمياء الحيوية "طبيعية"، لكن آليات الالتصاق ليست كذلك. كل هذا يجعل الرصد المباشر ثلاثي الأبعاد لعملية الزرع لدى البشر ليس مجرد فيديو رائع، بل أداة جديدة في مجال الطب التناسلي.

لماذا هذا مهم؟

يُعد فشل الانغراس أحد الأسباب الرئيسية للعقم، ويمثل ما يصل إلى 60% من حالات الإجهاض التلقائي. ورغم التقدم البيوكيميائي في مجال التلقيح الاصطناعي، لا تزال آليات هذه العملية لدى البشر غامضة. يتيح لنا نهج جديد رؤية قوى ومسارات انغراس الجنين، ويوفر أساسًا لتحسين ظروف اختيار الأجنة ونقلها.

كيف تم ذلك

قام الباحثون بتجميع "رحم اصطناعي" - بيئة ناعمة وشفافة وقابلة للتشوه، حيث تتحرك مصفوفة شبيهة بالأنسجة بشكل واضح تحت تأثير القوى الجنينية. بعد ذلك، أُجريت فحوص مجهرية مستمرة وتحليل حاسوبي لحركات الألياف.

• المنصات ثنائية الأبعاد وثلاثية الأبعاد: في المنصات ثلاثية الأبعاد، يتم دمج الجنين على الفور في المصفوفة (يتم "تجاوز" مرحلة التعلق)، مما يسمح للمرء برؤية الحفر في سمك الأنسجة.
• ارتفاع "البقاء والاختراق" في ثلاثية الأبعاد: حوالي 80٪ من الغزو الناجح (محدود بالقرب من الزجاج).
• تظهر خرائط الجر وارتباط الحجم الرقمي سعات واتجاهات النزوح حول الجنين - وهي في الأساس "طبعة" للقوة بمرور الوقت.

ما الذي تم العثور عليه بالضبط (بشكل موجز ونقطة بنقطة)

1) آليات الزرع الخاصة بكل نوع

• الإنسان: يتم إدخال الجنين في المصفوفة، مما يؤدي إلى إنشاء بؤر متعددة من الجذب وتشكيل إزاحات موحدة شعاعيًا حول نفسه؛ يصل عمق الغزو إلى 200 ميكرومتر.
• الفأر: ينتشر الجنين بشكل رئيسي على السطح مع اتجاهات إزاحة رئيسية واضحة.

2) يستشعر الجنين آليات البيئة

• القوى الخارجية → الإجابة: في الجنين البشري - تجنيد الميوسين وتوجيه الخلايا الكاذبة؛ في الفأر - دوران محور الزرع/النمو نحو مصدر القوة الخارجية (اتجاه محور النمو الكاذب).
• العلامات الميكانيكية الحساسة: في الفأر، تحولات في موقع YAP في الخلية الغاذية؛ يشير هذا معًا إلى دائرة ردود فعل ميكانيكية حساسة.

3) العلاقة بين قوة ونجاح عملية الزرع

• انخفاض إزاحة الكولاجين → تقدم أسوأ في عملية الزرع في الأجنة البشرية.
• الإنتجرينات - "مقرن" القوة: حصار الببتيد RGD/تثبيط Src في الفئران يقلل من عمق/مساحة الزرع.

كيف يبدو التنفيذ؟

• على المنصات ثنائية وثلاثية الأبعاد، تتشكل "هالة" متنامية من إزاحات الألياف حول الجنين؛ تنبض خريطة الجذب كما لو كان الجنين "يمسح" محيطه.
• على الزجاج، يشكل الجنين البشري نموًا مسطحًا، ولكن في مصفوفة ناعمة يبقى أكثر كروية ويذهب إلى عمق أكبر - كما هو الحال في الأنسجة الحية.

ماذا يضيف هذا إلى الممارسة (آفاق التلقيح الصناعي وليس فقط)

الفكرة بسيطة: عملية الزرع لا تقتصر على "كيمياء المستقبلات" فحسب، بل تشمل أيضًا آليات الالتصاق والجذب. هذا يعني أنه يمكننا تحسين:

• المواد وصلابة المتوسطة أثناء اختبارات إمكانات الثقافة/الزرع؛
• علامات جديدة لاختيار الجنين - تعتمد على مسارات وسعة النزوح في المصفوفة "الذكية"؛
• تدريب الرحم/تعديله (على سبيل المثال من خلال الإشارات الميكانيكية اللطيفة) لتحسين الالتصاق دون تدخلات عدوانية.

تنبيه: العمل خارج الجسم الحي لا يُجرى داخل الرحم. لكن مجرد تغيير اتجاه الزرع/تنظيم المحاور بواسطة إشارة ميكانيكية خارجية يفتح المجال أمام ظروف مخصصة لنقل الأجنة.

قيود

• لا يأخذ النموذج خارج الجسم في الاعتبار الديناميكيات المناعية والهرمونية والأوعية الدموية لبطانة الرحم الحقيقية؛
• يحدد الماتريجيل/الكولاجين مجموعة من الخصائص (الصلابة، اللزوجة المرنة، التركيب)، ومن الصعب تغييرها بمعلمة واحدة؛
• تُقيّد القيود الأخلاقية للدراسات البشرية (حتى ١٤ يومًا) المراقبة طويلة المدى. ومع ذلك، فإن التوافق الكبير مع أنماط الزرع المعروفة في الجسم الحي (الخلالي لدى البشر مقابل السطحي لدى الفئران) يزيد من ثقة النموذج.

خاتمة

يشق الجنين البشري طريقه بنشاط نحو أنسجة الأم، ويمكن للإشارات الميكانيكية من البيئة أن تُعيد تشكيل سلوكه. يختلف نمط القوى واستراتيجية الانغراس بين البشر والفئران، وهذا قد يُفسر عدم قدرة نموذج الفأر دائمًا على التنبؤ بنجاح الانغراس لدى البشر. تُعدّ الميكانيكا الآن عنصرًا أساسيًا في علم الأجنة المبكر وطب الإنجاب.

المصدر: Godeau AL وآخرون. قوة الجر والحساسية الميكانيكية تُؤثران على أنماط الانغراس الخاصة بكل نوع في أجنة البشر والفئران. Science Advances 11(33): eadr5199 (15 أغسطس 2025). DOI: 10.1126/sciadv.adr519