Замразената тъкан на тестисите все още е жизнеспособна след 20 години

След като е прехвърлена на безплодна мишка, тестикуларната тъкан от плъх, който е бил замразен повече от две десетилетия, води до образуване на сперматозоиди и зародишни клетки. (Изображение: Eoin Whelan/PLOS Biology/CC-BY 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)

Процентът на преживяемост при рак в детска възраст се е увеличил драстично през последните няколко десетилетия, но сериозен страничен ефект от лечението е намалената плодовитост по-късно в живота. Потенциално лечение за момчета, изправени пред лечение на рак, би било събирането, замразяването и, след като ракът бъде излекуван, повторно имплантирането на тяхната тестикуларна тъкан, която съдържа стволови клетки, които могат да доведат до сперма.

Какво се случва с тази тъкан обаче, когато е подложена на дългосрочно замразяване, което може да се наложи, не е ясно.

Ново проучване на плъхове от изследователи от Факултета по ветеринарна медицина към Университета на Пенсилвания показа, че криоконсервираната мъжка тестикуларна тъкан може да бъде повторно имплантирана след повече от 20 години и ще продължи да произвежда жизнеспособна сперма. Работата, водена от водещия изследовател Eoin C. Whelan, е публикувана в PLOS биология.

Въпреки че дълго замразената тъкан на тестисите може да произвежда сперма, екипът установи, че дългото забавяне води до намалени разходи за производство на сперма в сравнение с тъкан, която е замразена само за кратко. Констатациите могат да имат важни последици за лечението на момчета в предпубертета с рак, за които химиотерапията може да бъде предшествана от отстраняване и замразяване на тестикуларна тъкан за възможна реимплантация.

„Полупразният начин на гледане на това е, че стволовите клетки изглежда са компрометирани в способността си да регенерират сперматозоидите след дълъг период на замразяване“, казва Уилън. “Но добрата новина е, че сперматозоидите могат да се произвеждат и те изглеждат транскрипционно нормални, когато погледнем тяхната РНК.”

Изследването е проведено в лабораторията на Ралф Л. Бринстър, Ричард Кинг Мелън, професор по репродуктивна физиология в Penn Vet, известен учен в репродуктивната биология.

„Констатациите са от решаващо значение за разглеждане на трансплантация на стволови клетки от тестикуларни биопсии, получени от предпубертетни момчета, подложени на лечение на рак, за последваща употреба за възстановяване на сперматогенезата след възстановяване“, казва Бринстър. “Ранната трансплантация на тези клетки е очевидно за предпочитане пред дългото чакане преди повторното въвеждане на клетките в тестиса.”

Предизвикателствата на презаселването

Ако момче се лекува от рак в ранна възраст, може да отнеме десетилетие или повече между отстраняването на тестикуларната му тъкан и нейната реимплантация, което повдига въпроса колко дълго замразените сперматогенни стволови клетки (SSCs) могат да останат жизнеспособни. За да намерят отговор, авторите размразиха SSC ​​на плъхове, които са били криоконсервирани в тяхната лаборатория за повече от 23 години, и ги имплантирали в така наречените голи мишки, които нямат имунен отговор, който иначе би отхвърлил тъканта, чужда. Те сравняват способността на дълго замразените SSC да генерират сперма със SSC, замразени само за няколко месеца, и прясно събрани SSC, всички от една колония на плъхове, поддържана в продължение на няколко десетилетия.

Авторите откриха, че дълго замразените SSC са били в състояние да колонизират тестисите на мишка и да генерират всички типове клетки, необходими за успешно производство на сперматозоиди, но не толкова стабилно, колкото SSCs от друга от най-скоро събраните тъканни проби. Докато дълго замразените SSC имат подобни модели на промени в генната експресия в сравнение с другите проби, те произвеждат по-малко удължени сперматиди, които след това образуват плувна сперма.

„Когато разгледахме клетките веднага след размразяването, те изглеждаха като клетки, които са били замразени за кратко време“, казва Уилън. „Едва след трансплантацията на тестикуларната тъкан започнахме да виждаме разлика в ефективността на производството на сперма.“

Пътна карта за бъдещи изследвания и приложения

Тези резултати имат няколко важни последствия. Първо, те подчертават важността на тестването на жизнеспособността на SSC ​​чрез директно следване на резултатите след реимплантацията, за да се определи потенциалът на криоконсервираните клетки. Разчитането на биохимични или клетъчни биомаркери може да не отразява истинската загуба на потенциала на стволовите клетки с течение на времето.

Диаграма показва как тъканта на тестисите, взета от момче преди химиотерапия и след това криоконсервирана, може да бъде трансплантирана след юношеството и да доведе до жизнеспособна сперма

Разширени до хората, резултатите показват потенциала за запазване на плодовитостта на момчетата, подложени на лечение на рак. (Изображение: Eoin Whelan)

Второ, въпреки че понастоящем няма протоколи за разширяване на човешки SSC за реимплантация – изискване за превеждане на това лечение в клинична употреба – тези протоколи може да се наложи да отчитат зависимата от времето деградация на жизнеспособността, като се приеме, че човешки SSCs имитират тези на плъхове.

Трето, резултатите подчертават, че сперма може да се произвежда от дълго запазена тестикуларна тъкан. По-нататъшни изследвания за идентифициране и потенциално смекчаване на ключови фактори за загуба на жизнеспособност биха могли да подобрят репродуктивните възможности на момчетата, чиито ракови заболявания в детството се лекуват успешно.

“Основният последващ въпрос е” Какво причинява това? Какъв е работният механизъм? казва Уилън. Текущата работа разследва някои от гените, за които анализът на екипа разкри, че са променени от дългосрочно замразяване.

Резултатите могат също да съдържат важни улики за запазването на други видове стволови клетки, които все повече се изучават в редица терапевтични приложения.

„Мисля, че има широк изследователски интерес към замразяването на всички видове стволови клетки, които биха могли да претърпят подобни промени в генната регулация“, казва Бринстър.

Ралф Л. Бринстър е Ричард Кинг Мелън, професор по репродуктивна физиология в Факултета по ветеринарна медицина към Университета на Пенсилвания.

Eoin C. Whelan е старши учен в Penn’s School of Veterinary Medicine.

Уилън беше първият автор на Бринстър и автор-кореспондент на статията. Техни съавтори са Fan Wang, Mary R. Avarbock, Megan C. Sullivan и Daniel P. Beiting от Penn Vet.

Тази работа беше подкрепена от Фондация Робърт Дж. Клебърг, младши и Хелън К. Клебърг.

Адаптирано с разрешение от прессъобщение на PLOS Biology.

Add Comment