Progres științific: Celule germinale masculine imature, generate în laborator
Descoperirea vine ca un răspuns la dificultățile întâmpinate de cercetători în studierea infertilității masculine. Aceasta poate fi cauzată de numeroase afecțiuni, inclusiv tulburări ce apar în fazele incipiente ale dezvoltării celulelor germinale, din care ulterior se formează spermatozoizii. Până acum, modelele de laborator existente nu reușeau să reproducă fidel procesul complex de dezvoltare a celulelor reproductive umane, limitând progresele în domeniu.
Spermatozoizi FOTO: Menshealth.de
Dezvoltarea liniei germinale, procesul fundamental prin care se formează spermatozoizii, debutează în perioada embrionară și parcurge o serie de etape complexe. Perturbarea acestui proces este adesea asociată cu problemele de fertilitate masculină. Noul sistem experimental, detaliat de News , a permis reproducerea unei părți a acestor etape timpurii, generând celule germinale masculine imature din celule stem umane și de macac rhesus, o specie des utilizată în cercetarea biomedicală.
Cum a fost realizat modelul
Punctul de plecare pentru experiment a constat în celule stem pluripotente induse (iPSC). Acestea sunt celule adulte care, printr-o reprogramare în laborator, revin la o stare embrionară, putând fi ulterior direcționate să se transforme în diverse tipuri celulare. Pentru studiul de față, celulele stem umane au fost obținute din celule sanguine, în timp ce pentru macacii rhesus s-au folosit celule din țesutul conjunctiv al pielii.
Următorul pas a implicat expunerea celulelor stem la o serie de semnale chimice, transformându-le în structuri asemănătoare celulelor germinale primordiale. Acestea reprezintă cele mai timpurii celule embrionare din care se vor forma ovulele sau spermatozoizii. Este important de menționat că celulele germinale nu se pot dezvolta independent; ele necesită un mediu înconjurător specific, cu celule de susținere și semnale biologice care să le asigure supraviețuirea și maturizarea.
Pentru a reproduce acest mediu esențial, cercetătorii au combinat celulele germinale umane sau de macac cu celule de susținere prelevate din testiculele unor fetuși de șoarece. Această combinație a permis organizarea celulelor într-o structură tridimensională, care imită un testicul aflat în dezvoltare. Autorii studiului au denumit această structură „testicul reconstituit xenogen”, termenul „xenogen” indicând prezența celulelor provenite de la specii diferite.
În interiorul acestor structuri, au început să se formeze elemente similare tubilor seminiferi, care în testiculul natural sunt locația unde are loc spermatogeneza. Pentru a susține dezvoltarea și a asigura aportul de nutrienți necesari, structurile au fost transplantate în rinichii unor șoareci cu un sistem imunitar deficitar. Această abordare a prevenit respingerea celulelor străine și a permis menținerea sistemului experimental timp de opt până la nouă luni, o durată semnificativ mai lungă decât cea posibilă în condiții standard de laborator.
Descoperiri cheie și potențial
Analizele au arătat că celulele obținute experimental aveau o asemănare de până la 97% cu celulele germinale naturale, atât ca aspect, cât și prin activitatea genelor, corespunzând celulelor germinale umane aflate la începutul formării spermatozoizilor. De asemenea, a fost pentru prima dată când spermatogonii de macac – celule germinale masculine imature prezente în testicule, precursoare ale spermatozoizilor – au fost generate din celule stem.
Studiul a identificat, de asemenea, rolul crucial a două proteine, NANOS3 și DND1, în menținerea celulelor germinale. Aceste molecule au contribuit la supraviețuirea celulelor și au împiedicat transformarea lor în alte tipuri celulare. Un alt rezultat important a fost demonstrarea faptului că acidul retinoic, un derivat al vitaminei A, a inițiat procesul de maturizare celulară.
Acest model inovator oferă cercetătorilor o platformă unică pentru a monitoriza mai îndeaproape modificările moleculare din primele etape ale formării spermatozoizilor. Astfel, sistemul ar putea fi utilizat pentru a explora cauzele genetice și biologice ale infertilității masculine și, în viitor, pentru a evalua siguranța unor noi tratamente experimentale înainte de testarea pe oameni.
Limite și perspective viitoare
Cu toate acestea, este important de subliniat că cercetarea actuală s-a oprit la obținerea unor celule germinale imature. Oamenii de știință nu au demonstrat încă capacitatea acestor celule de a deveni spermatozoizi maturi funcționali sau de a fi utilizate în scopuri reproductive. O altă provocare constă în utilizarea celulelor fetale de șoarece pentru mediul de susținere, ceea ce impune necesitatea unor cercetări suplimentare pentru dezvoltarea unui model bazat exclusiv pe celule provenite de la primate.
Prin urmare, în această etapă, descoperirea reprezintă un model experimental valoros pentru studierea formării celulelor germinale masculine și nu o procedură disponibilă imediat pentru tratarea infertilității.
Explorează subiectele:
