Завершённый сперматогенез в интратестикулярных ксенотрансплантатах ткани яичка неполовозрелых приматов
Исследования на обезьянах и мышах демонстрируют возможность развития сперматогенеза при межвидовой пересадке незрелой ткани яичек.
Вопрос исследования
Можно ли достигнуть полного сперматогенеза после ксенотрансплантации ткани яичка неполовозрелого примата мышам в яичко или подкожно?
Краткий ответ
Интратестикулярная ксенотрансплантация поддерживала дифференцировку незрелых герминальных клеток мармозетки (Callithrix jacchus) в сперматиды и сперматозоиды через 4 и 9 месяцев после трансплантации, тогда как в подкожных трансплантатах через 4 месяца наблюдалась остановка сперматогенеза, и ни один трансплантат не был жизнеспособным через 9 месяцев.
Что уже известно
Аутотрансплантация криоконсервированной незрелой ткани яичка (НТЯ) может быть потенциальной стратегией восстановления фертильности у пациентов с полной потерей герминальных клеток из-за химиотерапии и / или лучевой терапии в раннем возрасте.
До того как НТЯ можно будет применять в клинической практике, необходимо продемонстрировать выполнимость методики и выявить условия, в которых будет сохраняться сперматогенез в трансплантатах НТЯ у приматов. Несмотря на то, что ксенотрансплантация НТЯ от некоторых видов приводила к завершённому сперматогенезу, у человека и мармозетки перенос НТЯ не был успешным.
Дизайн, объём и продолжительность исследования
В этом исследовании мы использовали мармозетку в качестве доклинической животной модели. НТЯ была получена от двух 6-месячных мармозеток из одного помёта. Всего 147 фрагментов ткани яичка (каждый по ~0.8–1.0 мм3) было трансплантировано в тестикулярную паренхиму (интратестикулярно; n = 40) или под кожу спины (эктопичекси; n = 107) 4-недельных иммунодефицитных мышей Swiss Nu/Nu (n = 20).
Каждой мыши подсаживался один фрагмент ткани яичка в каждое собственное яичко и по 4-6 фрагментов подкожно. Ксенотрансплантаты извлекали через 4 и 9 месяцев после трансплантации, после чего проводилась оценка их выживаемости, качества сперматогоний и дифференцировки герминальных клеток.
Участники / материалы, условия, методы
Выживаемость трансплантата оценивалась гистологически с помощью окрашивания гематоксилином, иодной кислотой и реактивом Шиффа (H/PAS). Сперматогонии определялись по MAGE-A4 с помощью иммуногистохимического анализа. Дифференцировка герминальных клеток оценивалась с помощью морфологической идентификации различных видов герминальных клеток в срезах, окрашенных по методу H/PAS.
Герминальные клетки с активным мейозом выявлялись по экспрессии BOLL. Иммуногистохимическое исследование на CREM выполнялось для подтверждения наличия постмейотических герминальных клеток, а на ACROSIN – для определения наличия круглых, удлиняющихся и продолговатых сперматид.
Основные результаты и влияние случайности
Через четыре месяца после трансплантации извлечено 50% интратестикулярных трансплантатов и 21% эктопических трансплантатов (P = 0.019). Количество сперматогоний на каналец не демонстрировало никаких вариаций. В 33% случаев в полученных интратестикулярных трансплантатах был установлен завершённый сперматогенез.
В целом, в 78% интратестикулярных трансплантатов наблюдалась постмейотическая дифференцировка (круглые сперматиды, удлинняющиеся / продолговатые сперматиды и сперматозоиды). Однако, в тот же самый период сперматоциты (ранние мейотические герминальные клетки) были самым поздним видом герминальных клеток в эктопических трансплантатах. Через 9 месяцев после трансплантации выжило 50% интратестикулярных трансплантатов, тогда как ни один из эктопических трансплантатов не был извлечён (P < 0.0001).
Трансплантаты содержали больше сперматогоний на каналец (P = 0.018) чем через 4 месяца после трансплантации. Полный сперматогенез наблюдался во всех извлечённых трансплантатах (100%), что указывает на прогрессивное развитие сперматогенеза в интратестикулярных трансплантатах между двумя временными точками.
Через девять месяцев после трансплантации трансплантаты содержали больше семенных канальцев с постмейотическими герминальными клетками (37% против 5%; P < 0.001) и меньше канальцев без герминальных клеток (2% против 8%; P = 0.014) по сравнению с состоянием через 4 месяца после трансплантации.
Ограничения и причины для осторожности
Несмотря на то, что ксенотрансплантация НТЯ мармозеток была успешной, это не полностью отражает все аспекты реальных клинических условий. Кроме того, из-за этических ограничений мы не могли доказать функциональную способность сперматозоидов, произведённых в трансплантатах мармозеток.
Более широкие выводы из полученных результатов
В этом доклиническом исследовании мы продемонстрировали, что тестикулярная паренхима обеспечивает нужную микросреду для дифференцировки герминальных клеток и длительного выживания незрелой ткани яичек мармозеток, возможно из-за благоприятных условий температурной регуляции, факторов роста и гормональной поддержки.
Эти результаты поддерживают разработку дизайна новых экспериментов по ксенотрансплантации НТЯ человека и демонстрируют, что интратестикулярная трансплантация наверняка превосходит эктопическую трансплантацию для восстановления фертильности после проведения гонадотоксичной терапии в детстве.
Финансирование исследования / конфликт интересов
Этот проект спонсировался ITN Marie Curie Programme ‘Growsperm’ (EU-FP7-PEOPLE-2013-ITN 603568) и научным фондом Fund Willy Gepts из UZ Brussel (ADSI677). D.V.S. является докторантом Fonds Wetenschappelijk Onderzoek (FWO; 12M2815N). Конфликта интересов нет.
E Ntemou, P Kadam, D Van Saen, J Wistuba, R T Mitchell, S Schlatt, E Goossens
Human Reproduction, March 2019, Volume 34, Issue 3, Pages 403–413
DOI: 10.1093/humrep/dey373