Citação: Soncin F (2025) Avançando a placentação comparativa por meio de transcriptômicos espaciais e modelos organoides. PLOS BIOL 23 (8): E3003346. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003346
Publicado: 29 de agosto de 2025
Direitos autorais: © 2025 Francesca Soncin. Este é um artigo de acesso aberto distribuído sob os termos do Licença de atribuição do Inventive Commonsque permite o uso, a distribuição e a reprodução irrestritos em qualquer meio, desde que o autor e a fonte originais sejam creditados.
Financiamento: O FS é apoiado pelo Instituto de Medicina Regenerativa da Califórnia (CIRM Disc0-13757) e pelo Instituto Nacional de Saúde Infantil e Desenvolvimento Humano (NIH/NICHD R01-HD096260). Os financiadores não tiveram papel no desenho do estudo, coleta e análise de dados, decisão de publicar ou preparação do manuscrito. O conteúdo desta publicação é apenas de responsabilidade do autor e não representa necessariamente as opiniões oficiais da CIRM ou de qualquer outra agência do Estado da Califórnia.
Interesses concorrentes: O autor declarou que não existem interesses concorrentes.
Abreviações:
Artes, tecnologias reprodutivas assistidas; Stose, trofoblastos suínos organoides
A placenta é uma inovação evolutiva de mamíferos euteianos, desenvolvida para sustentar o crescimento fetal dentro do hospedeiro materno (1). Simultaneamente, realiza sinalização endócrina, modula o sistema imunológico, regula a troca de gás/nutriente/resíduos e serve como separação física entre os filhos em desenvolvimento e o hospedeiro materno. Apesar de suas funções compartilhadas entre as espécies, a placenta é um dos órgãos mais diversos, e a ampla variação na arquitetura placentária entre os mamíferos provavelmente reflete adaptações a essas demandas. Nesta edição de PLoS BiologyMcCutcheon e colegas apresentam uma caracterização abrangente de populações de células na interface materna-fetal suína usando uma combinação de transcriptômica espacial e organoides trofoblastos derivados de placentae a termo (2).
Em humanos e roedores, a placenta hemocorial é caracterizada pela erosão das camadas maternas, permitindo contato direto entre o sangue materno e os trofoblastos derivados fetal (1). Em contraste, espécies como suínos e cavalos exibem placentação epiteliocorial, onde todas as camadas celulares maternas e fetal são retidas, mantendo uma separação estrita entre os compartimentos maternos e fetais (1). Essas diferenças estruturais entre as placentas entre as espécies levantam questões fundamentais: como os resultados funcionalmente equivalentes surgem de projetos anatomicamente divergentes? O conhecimento dos mecanismos de placentação de outras espécies pode informar o desenvolvimento de ferramentas de diagnóstico e tratamento para doenças associadas a placenta específicas para o ser humano, como pré-eclâmpsia e diabetes gestacional? Nesse contexto, estudos comparativos de placentação estão posicionados de forma exclusiva para abordar essas questões, oferecendo informações não apenas sobre mecanismos universais de desenvolvimento, função e disfunção da placenta, mas também em adaptações específicas de espécies. Além disso, a função placentária influencia os filhos e a saúde materna; Portanto, uma compreensão mais profunda de sua biologia entre as espécies pode oferecer informações inestimáveis para os avanços biomédicos.
Os estudos de placentação foram realizados extensivamente em humanos e roedores devido à sua placentação hemocorial semelhante e aos rápidos ciclos reprodutivos desses modelos animais (3). Plataformas novas para análises transcriptômicas de células únicas, nuclei e espacial forneceram novas idéias sobre a diversidade populacional de células trofoblast e a arquitetura de tecidos (4). Muito menos se sabe sobre as subpopulações de trofoblastos nas placentas de outros modelos animais não tradicionais, incluindo suínos. Além disso, novos modelos para investigar o desenvolvimento da placenta precoce foram recentemente desenvolvidos para superar barreiras como limitações gerais na abundância materials e preocupações éticas em seres humanos. Em specific, os organoides provaram ser ferramentas escaláveis e tratáveis para estudar sistemas biológicos complexos (5Assim,6). Nesses modelos, células progenitoras diferenciam espontaneamente e se auto-organizam em populações celulares biologicamente relevantes que recapitulam aspectos do tecido unique, oferecendo um modelo mais fisiologicamente relevante do que as culturas 2D tradicionais. Os organoides trofoblastos humanos derivados da placenta do primeiro trimestre e do termo, bem como de linhas de células -tronco trofoblastos, agora são amplamente utilizadas para investigar mecanismos genéticos e epigenéticos subjacentes ao desenvolvimento da placenta regular (7–9).
Seguindo protocolos anteriormente estabelecidos no laboratório Coyne para a geração de organoides humanos (9), McCutcheon e colegas derivados de trofoblastos suínos (STOs) derivados de placentas porcinas a termo. No entanto, o conhecimento atual dos subtipos de trofoblastos porcinos foi insuficiente para atribuir exclusivamente uma identidade celular específica às células STO identificadas por análise transcriptômica de célula única. Para abordar isso, os pesquisadores realizaram análise transcriptômica espacial da interface materna-fetal porcina durante a meia-gestação. Usando uma combinação de marcadores conhecidos, histologia e enriquecimento de genes específico do cluster, eles identificaram aglomerados de células maternos e fetais, incluindo interface e trofoblastos aréolares. Posteriormente, eles usaram esta análise espacial de in vivo Populações celulares para orientar a atribuição de identidade celular de aglomerados de células STO. Eles demonstraram que a interface e os trofoblastos areolares estavam presentes nas STOs e que essas células mantinham as principais vias funcionais encontradas em seus in vivo contrapartes.
Vários aspectos distinguem este estudo. Primeiro, o uso da transcriptômica espacial forneceu resolução anatômica das populações celulares e expressão gênica no tecido placentário suína, um ativo crítico ao estudar órgãos com regiões funcionais distintas. Como em estudos anteriores, a transcriptômica espacial preservou informações arquitetônicas que de outra forma são perdidas em abordagens de célula única (4). Segundo, a derivação de organoides de Placentas de termo supera as restrições logísticas e éticas frequentemente associadas à coleta de tecidos de gestação precoce, oferecendo uma plataforma escalável e reproduzível para in vitro experimentação. É importante ressaltar que esses organoides 3D refletiam uma diversidade de estados de trofoblastos não capturados pelas culturas 2D tradicionais, expandindo a caixa de ferramentas disponíveis para os biólogos placentários. No entanto, a placenta é um órgão dinâmico ao longo da gestação, com trofoblastos submetidos a maturação progressiva ao longo do tempo (3). Portanto, até que ponto os organoides trofoblastos derivados de placentas a termo recapitulam fielmente os mecanismos iniciais de desenvolvimento ainda precisam ser totalmente elucidados e merecem uma investigação mais aprofundada. Outra limitação do estudo é a natureza amplamente descritiva e correlativa dos achados. Semelhante aos estudos humanos e de camundongos baseados em grandes conjuntos de dados ômicos, este trabalho carece de informações mecanicistas sobre os processos que controlam o desenvolvimento da placentária suína. No entanto, a derivação e validação de STOs contra benchmarks de tecido primário fornecem uma base sólida para futuros estudos mecanicistas usando esse modelo tratável.
As implicações deste trabalho são multifacetadas (Fig 1). No contexto específico da biologia placentária suína, melhorar a eficiência reprodutiva no gado tem um valor econômico substancial. Uma melhor compreensão da biologia placentária em porcos pode otimizar as tecnologias de reprodução assistida (arts) e aumentar os resultados da gravidez, reduzindo significativamente os custos de produção. Além disso, as artes estão associadas a um maior risco de disfunção placentária (10Assim,11). À medida que as artes ganham força nos esforços de conservação da vida selvagem, destinados a restaurar populações viáveis de espécies ameaçadas, essas novas ferramentas e insights sobre o desenvolvimento da placenta podem ser aproveitados para melhorar os resultados reprodutivos, incluindo esforços globais em andamento para restabelecer a extinta rinoceronte branca do norte (12Assim,13). Do ponto de vista da saúde humana, esse trabalho comparativo também é atraente. Primeiro, os porcos são frequentemente usados na pesquisa biomédica. Assim, as considerações econômicas e reprodutivas descritas acima para a agricultura também se aplicam em contextos biomédicos. Além disso, muitas complicações de gravidez humana, como pré -eclâmpsia ou placenta acreta, decorrem de defeitos na invasão e diferenciação da placenta. Embora tipicamente associado à placentação hemocorial, explorar mecanismos alternativos em espécies epiteliocoriais pode revelar vias compensatórias alternativas que podem melhorar a troca de gás e nutrientes no contexto de invasão regulada incorretamente. Essa lente comparativa poderia levar a novos alvos terapêuticos ou biomarcadores para diagnóstico e tratamento de distúrbios da gravidez humana.
Finalmente, este estudo exemplifica uma estratégia poderosa – combinar abordagens ômicas in vivo com fisiologicamente relevante in vitro Modelos como organoides-para investigar mecanismos conservados e específicos de espécies de desenvolvimento e função placentária em todo o reino animal. Essa abordagem integrada tem o potencial de informar a biologia elementary e a ciência aplicada. Como modelos como STOs são estabelecidos em espécies adicionais, eles indubitavelmente iluminam a diversidade e a ingenuidade de soluções placentárias moldadas por milhões de anos de evolução dos mamíferos.
