Investigadors de l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) graven per primera vegada la implantació d’embrions humans en temps real, utilitzant un innovador sistema desenvolupat al laboratori que simula les capes externes de l’úter en 3D. La decisió en el procés d’implantació és una de les principals causes d’infertilitat, essent responsable del 60% dels avortaments espontanis. El treball, publicat a la revista Science Advances, pot ajudar a comprendre millor els mecanismes que subjauen el procés d’implantació, millorant les taxes de fertilitat i optimitzant els processos de reproducció assistida.
Investigadors de l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) en col·laboració amb el Servei de Medicina de la Reproducció del centre Dexeus Dona – Hospital Universitari Dexeus han gravat imatges inèdites del procés d’implantació d’un embrió humà. Es tracta de la primera vegada que s’aconsegueix gravar la implantació en temps real i en 3D.
La decisió en el procés d’implantació de l’embrió a l’úter és una de les principals causes d’infertilitat, sent responsable del 60% dels avortaments espontanis. Fins ara, no havia estat possible observar aquest procés en temps real en humans i la poca informació de què es disposava provenia d’imatges fixes, preses en moments concrets del procés.
Hem observat que els embrions humans s’enterren dins de la matriu exercint una força considerable durant el procés. Aquestes forces són necessàries, ja que han de ser capaces d’envair el teixit uterí en el qual s’integren per complet. És un procés sorprenentment invasiu.
Samuel Ojosnegros
“Hem observat que els embrions humans s’enterren dins de la matriu exercint una força considerable durant el procés. Aquestes forces són necessàries, ja que han de ser capaces d’envair el teixit uterí en el qual s’integren per complet. És un procés sorprenentment invasiu. De fet, tot i que se sap que moltes dones senten dolor abdominal i fins i tot lleus sagnats durant la implantació, mai s’havia vist com succeïa el procés.” Detalla Samuel Ojosnegros, investigador principal del grup de Bioenginyeria per a la Salut Reproductiva de l’IBEC i líder de l’estudi.
Per avançar durant la implantació, l’embrió allibera enzims que degraden el teixit que l’envolta, però se sap que també necessita exercir forces per poder penetrar a través de les capes subjacents de l’úter. Es tracta d’un teixit fibrós que està ple de col·lagen, una proteïna molt rígida que també forma tendons i cartílags. “L’embrió obre un camí a través d’aquesta estructura i comença a formar teixits especialitzats que es connecten amb els vasos sanguinis de la mare per poder alimentar-se”, afegeix Ojosnegros.
Els resultats obtinguts per l’equip d’investigació revelen que els embrions humans exerceixen forces de tracció sobre el seu entorn, remodelant-lo. “El que observem és que l’embrió estira la matriu de l’úter, movent-la i reorganitzant-la. També reacciona a senyals de força externes. La nostra hipòtesi és que les contraccions que es produeixen in vivo poden influir en la implantació de l’embrió”, explica Amélie Godeau, investigadora en el grup d’Ojosnegros i co-primera autora de l’estudi. Així, una invasió efectiva de l’embrió està associada a un desplaçament òptim de la matriu, la qual cosa destaca la importància d’aquestes forces en el procés d’implantació.
Comprendre millor els mecanismes que subjauen el procés d’implantació és clau i pot tenir un gran impacte en la millora de les taxes de fertilitat, a més d’optimitzar la qualitat embrionària i reduir el temps fins a l’embaràs en processos de reproducció assistida.
Una plataforma per estudiar la implantació al laboratori
El que observem és que l’embrió estira la matriu de l’úter, movent-la i reorganitzant-la. També reacciona a senyals de força externes. La nostra hipòtesi és que les contraccions que es produeixen in vivo poden influir en la implantació de l’embrió
Amélie Godeau
Per dur a terme l’estudi, l’equip d’investigació de l’IBEC va desenvolupar una plataforma capaç de permetre que els embrions s’implantin, fora de l’úter matern i en condicions controlades, per poder prendre imatges de fluorescència en temps real i analitzar les interaccions mecàniques de l’embrió amb l’entorn. La plataforma es basa en un gel compost per una matriu artificial formada per col·lagen, molt present en el teixit uterí, i diverses proteïnes necessàries per al desenvolupament dels embrions.
Els experiments es van dur a terme tant amb embrions humans, com amb embrions de ratolí, podent comparar ambdós processos d’implantació. Quan l’embrió de ratolí entra en contacte amb l’úter, exerceix forces per adherir-se a la seva superfície, i a partir d’aquí l’úter s’adapta al seu voltant, de manera que l’embrió queda embolicat en una cripta uterina. En canvi, l’embrió humà exerceix forces per moure’s cap a l’interior, de manera que penetra completament en els teixits uterins i un cop aquí comença a créixer de forma radial, de dins cap a fora.
“La nostra plataforma ha permès quantificar la dinàmica d’implantació dels embrions i determinar, en temps real, l’empremta mecànica de les forces utilitzades en aquest complex procés”, conclou Anna Seriola, investigadora de l’IBEC i co-primera autora de l’estudi.
“La nostra tasca ha consistit a facilitar assessorament tècnic i dur a terme una selecció rigorosa dels embrions humans donats a la investigació, amb l’objectiu que reunissin les condicions idònies per a l’execució del projecte”, explica Miquel Solé, director del Laboratori de Criopreservació de Dexeus Dona.
L’estudi ha comptat amb la col·laboració L’estudi ha comptat amb la col·laboració de l’equip del Servei de Medicina de la Reproducció de Dexeus Dona- Hospital Universitari Dexeus, que ha realitzat la selecció d’embrions humans -donats per a la recerca- que han estat cedits per aquest projecte, el grup de Sistemes Biomimètics per a Enginyeria Cel·lular, també de l’IBEC i dirigit per Elena Martínez, i amb altres institucions, com el Banc de Cèl·lules Mare de Barcelona (IDIBELL), la Universitat de Barcelona (UB), la Universitat de Tel Aviv, el Centre de Recerca Biomèdica en Xarxa (CIBER) i l’Institut de Recerca Biomèdica de Barcelona (IRB Barcelona).
Article de referència
Amélie Luise Godeau, Anna Seriola, Oren Tchaicheeyan, Marc Casals, Denitza Denkova, Ester Aroca, Ot Massafret, Albert Parra, Maria Demestre, Anna Ferrer-Vaquer, Shahar Goren, Anna Veiga, Miquel Solé, Montse Boada, Jordi Comelles, Elena Martínez, Julien Colombelli, Ayelet Lesman, Samuel Ojosnegros. Traction force and mechanosensitivity mediate species-specific implantation patterns in human and mouse embryos. Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adr5199
