«Воспроизведение развития зародышевых клеток in vitro остается основной целью как репродуктивной биологии, так и репродуктивной медицины», — говорит соавтор исследования Цзяхао Ша из Нанкинского медицинского университета. «Мы разработали надежный пошаговый подход, который воспроизводит формирование функциональных сперматозоидов в чашке. Наш метод полностью соответствует золотым стандартам, недавно предложенным консенсусной комиссией репродуктивных биологов, поэтому мы считаем, что он имеет огромные перспективы для лечения мужское бесплодие ".Бесплодие затрагивает до 15% пар, и около трети случаев можно отнести к мужчине.
Одной из основных причин мужского бесплодия является неспособность половых клеток-предшественников в семенниках пройти тип клеточного деления, называемый мейозом, с образованием функциональных сперматозоидов. В нескольких исследованиях сообщалось об успешном создании половых клеток из стволовых клеток, но они не полностью оценили функциональность половых клеток и не предоставили доказательства всех ключевых признаков мейоза.Недавно группа репродуктивных биологов предложила критерии золотого стандарта, чтобы доказать, что основные события мейоза происходят в сконструированных половых клетках.
Например, исследователи должны предоставить доказательства правильного содержания ядерной ДНК на определенных мейотических стадиях, нормального числа и организации хромосом, а также способности половых клеток производить жизнеспособное потомство. До сих пор повторение всех основных этапов мейоза оставалось основным препятствием для производства функциональных сперматозоидов и яйцеклеток в чашке.
Чтобы преодолеть это препятствие, Ша объединился со старшими авторами исследования Ци Чжоу и Сяо-Ян Чжао из Института зоологии Китайской академии наук, чтобы разработать метод на основе стволовых клеток, который полностью воспроизводит мейоз и производит функциональные сперматозоиды. клетки. Первым шагом было подвергнуть эмбриональные стволовые клетки мыши (ЭСК) химическому коктейлю, который заставил ЭСК превратиться в первичные половые клетки. Затем исследователи имитировали естественную тканевую среду этих половых клеток-предшественников, подвергая их воздействию яичек, а также половых гормонов, таких как тестостерон.В этих биологически релевантных условиях первичные зародышевые клетки, происходящие из ESC, претерпели полный мейоз, в результате чего появились сперматоподобные клетки с правильной ядерной ДНК и хромосомным составом.
Чтобы обеспечить окончательное доказательство мейоза, являющееся золотым стандартом, исследователи вводили эти спермоподобные клетки в яйцеклетки мышей и переносили эмбрионы самкам мышей. Примечательно, что эти эмбрионы нормально развились и дали здоровое плодородное потомство, которое дало жизнь следующему поколению.В будущих исследованиях исследователи планируют использовать свою платформу для изучения молекулярных механизмов, контролирующих мейоз.
Они также протестируют свой подход на других животных, таких как приматы, в ожидании исследований на людях. Однако до того, как этот метод будет внедрен в клинику, необходимо исключить возможные риски и принять во внимание этические соображения относительно использования эмбриональных клеток.
«Если будет доказано, что наша платформа безопасна и эффективна для людей, она потенциально может генерировать полностью функциональную сперму для искусственного оплодотворения или методов экстракорпорального оплодотворения», — говорит Ша. «Поскольку доступные в настоящее время методы лечения не работают для многих пар, мы надеемся, что наш подход может существенно улучшить показатели успешного лечения мужского бесплодия».