Медицина
Біологія
Медицина
Біологія

Заморожені на 23 роки стовбурові клітини пацюків утворили сперматозоїди

Замороження стовбурових клітин сім'яників на тривалий період не перешкоджає їхній здатності утворювати сперматозоїди після імплантації до організму. Про це свідчить дослідження американських вчених, у якому вони трансплантували стовбурові клітини пацюків до сім'яників мишей. Хоча сперматогенез відбувався менш ефективно, ніж у випадку із замороженими лише на кілька місяців клітинами, розморожені клітини обох видів мали мало відмінностей в експресії генів. Результати опубліковані в журналі PLOS Biology.

Зріз сім'яного канальця миші після трансплантації пацючих стовбурових клітин. Стрілки вказують на сперматиди. Whelan et al. / PLOS Biology, 2022

Зріз сім'яного канальця миші після трансплантації пацючих стовбурових клітин. Стрілки вказують на сперматиди. Whelan et al. / PLOS Biology, 2022

Навіщо так довго зберігати клітини сім'яників?

Хоча лікування раку останніми роками зазнало суттєвого розвитку й часто дає змогу врятувати життя, воно може залишати тривалі та важкі наслідки, наприклад, безпліддя або порушення фертильності. Якщо пацієнт чоловічої статі досяг пубертатного віку, то перед початком терапії раку у нього є можливість здати статеві клітини на тривалу кріоконсервацію, поки він не вирішить стати батьком. Однак такої можливості немає для ще не зрілих хлопчиків. Припускають, що від цих пацієнтів можна відбирати на зберігання зразки тканин сім'яників, які містять стовбурові клітини, що дають початок сперматозоїдам. Відтак їх можна імплантувати назад до сім'яників, де вони зможуть утворити нормальні статеві клітини та повернути чоловікові фертильність. І насправді процедуру відбору тканин у хлопчиків перед терапією вже проводять, всупереч недостатнім знанням про те, наскільки це ефективний і безпечний підхід. Дослідження вчених Пенсильванського університету на пацюках доповнило картину.

Чим займалися науковці?

Основним завданням учених було вивчення впливу тривалого заморожування на здатність стовбурових клітин з сім'яників відновлювати сперматогенез. Досліди провели зі сперматогонійними стовбуровими клітинами пацюків, які зберігалися в замороженому вигляді вже протягом 23 років. Додатково для порівняння використали клітини, що пробули замороженими лише 1-4 місяці, та свіжі, взагалі не заморожені. Зразки трьох типів трансплантували в сім'яники самцям мишей, яким попередньо видалили власні статеві клітини.

В усіх піддослідних тварин успішно запустився внаслідок цього сперматогенез пацючих клітин, однак у тих, що отримали найстаріші стовбурові клітини, процес відбувався помітно гірше, із порушеннями пропорцій клітин на різних стадіях розвитку. Також, нечисленні сперматозоїди, яких утворилося у цих тварин втричі менше, ніж в інших, частіше мали дефекти. Як тривале заморожування вплинуло на генетичний матеріал, досліджували за допомогою секвенування РНК, що дає змогу визначити експресію генів у клітинах.

C. Кількість колоній сперматогенезу після трансплантації стовбурових клітин. D. Частка сім'яних канальців мишей із сперматидами або сперматозоїдами. Whelan et al. / PLOS Biology, 2022

C. Кількість колоній сперматогенезу після трансплантації стовбурових клітин. D. Частка сім'яних канальців мишей із сперматидами або сперматозоїдами. Whelan et al. / PLOS Biology, 2022

Якими були статеві клітини двадцятирічної давності?

У статевих клітин після двадцятирічного замороження не виявили збільшення кількості шкідливих мутацій, які залежали б від тривалості зберігання. Відмінності більшою мірою стосувалися лише клітин, що заморожувалися, та свіжих, хоча у клітин тривалого заморожування вони проявлялися сильніше. Це стосується, наприклад, шляхів клітинного стресу та процесу синтезу білків, які були сильніше активованими в старих клітин. На стадії сперматидів у старих клітин також частіше відмічали порушення експресії генів, залучених до подальшого нормального утворення сперматозоїдів.

Отже, пацючі стовбурові клітини сім'яників змогли утворити сперматозоїди навіть після більш ніж 20 років замороження. Хоч процес відбувається дещо гірше, ніж у більш свіжих зразків, з утворенням меншої кількості сперматозоїдів, але зрештою між розмороженими клітинами мало відмінностей, і в теорії вони можуть запліднити яйцеклітину. Поки що невідомо, чи такою ж була б ситуація із людськими клітинами, і також варто взяти до уваги, що тут використали стовбурові клітини дорослих самців пацюків, тоді як у людей відбір сперматогонійних стовбурових клітин проводять ще статево не зрілим хлопчикам, що може вплинути на результат. Подальші дослідження мають врахувати ці обмеження.