Изследователи от Университета на Пенсилвания направиха важна стъпка към разработването на нов подход за лечение на някои форми на мъжко безплодие. Те успяха да препрограмират клетки от човешкото тяло до индуцирани плурипотентни стволови клетки (iPS клетки), а след това да ги насочат към развитие в зародишни клетки, които достигат до ранен стадий от образуването на сперматозоидите.
Резултатите, публикувани в Cell Stem Cell, представляват един от най-напредналите етапи досега в опитите за създаване на човешки сперматозоиди в лаборатория.
Индуцираните плурипотентни стволови клетки могат да бъдат получени чрез препрограмиране на зрели клетки, например от кожата или кръвта. Те придобиват свойства, подобни на тези на ранните ембрионални клетки, и при подходящи условия могат да бъдат насочени към развитието на различни клетъчни типове.
При мишки вече е показано, че подобна технология може да бъде използвана за получаване на яйцеклетки и сперматозоиди. При хората обаче процесът е значително по-сложен, тъй като развитието на зародишните клетки протича по различен начин и изисква много повече време.
Екипът на Медицинския факултет на Университета на Пенсилвания използвал човешки iPS клетки и ги подложил на условия, които подпомагат превръщането им в клетки от мъжката зародишна линия.
След това незрелите клетки били комбинирани с клетки от развиващи се миши тъкани, които осигурявали необходимата среда и подкрепа за развитието им. При последващо трансплантиране клетките започнали да се самоорганизират в тръбни структури, подобни на тези в тестисите.
Около шест месеца след трансплантацията част от човешките клетки се развили до сперматогонии – клетки от ранен етап на развитието на мъжките зародишни клетки, от които при нормални условия в крайна сметка се образуват зрелите сперматозоиди.
Това е важна стъпка, но изследователите подчертават, че процесът все още не е завършен. В настоящото изследване по-голямата част от човешките клетки са спрели развитието си на етап сперматогония.
Екипът е получил и ранни предшественици на сперматозоиди от iPS клетки на нечовекоподобен примат. Този модел има особено значение за бъдещото развитие на технологията, тъй като развитието на зародишните клетки при приматите е по-близко до човешкото, отколкото при мишките.
Една от потенциалните цели на този подход е в бъдеще да се даде възможност на мъже, които не произвеждат достатъчно или никакви сперматозоиди, да използват собствени клетки на организма за създаването на зародишни клетки.
Технологията обаче все още е далеч от клинично приложение. За да може получените клетки да бъдат използвани за асистирана репродукция, трябва да бъде постигнато развитието им до зрели сперматозоиди и да бъде доказана тяхната безопасност и способност да изпълняват нормално функциите си.
При хората не могат да бъдат провеждани експерименти за проверка на способността на лабораторно получени сперматозоиди да оплодят яйцеклетка поради сериозни етични и правни ограничения. Затова моделите с нечовекоподобни примати могат да помогнат за оценка на безопасността и развитието на технологията.
Според ръководителя на изследването до съвсем скоро учените са разполагали с ограничени знания за молекулярните механизми, които управляват развитието на човешките сперматозоиди. Новият модел създава възможност тези процеси да бъдат изследвани в лабораторни условия и може да помогне за изясняване на причините, поради които развитието на сперматозоидите се нарушава при някои форми на мъжко безплодие.
Така настоящото изследване има значение не само като потенциална стъпка към бъдещо лечение, но и като инструмент за по-добро разбиране на самото развитие на човешките зародишни клетки.
Коментари