Sukces japońskich naukowców w dziedzinie hodowli tkankowej
Po raz pierwszy udało się przeprowadzić pełen proces rozwoju plemników w laboratorium – na razie tylko mysich. Sukces naukowców z Japonii w przyszłości może pomóc chronić płodność chłopców leczonych z powodu nowotworu.
„To doniesienie jest dość ekscytujące, bo dowodzi, że udało się osiągnąć cel, do którego przez wiele lat dążyli biolodzy reprodukcyjni” – ocenia Mary Ann Handel, ekspert w dziedzinie genetyki reprodukcyjnej w Jackson Laboratory w Bar Harbor (w stanie Maine).
Z kolei autorzy komentarza odredakcyjnego do pracy Japończyków – Marco Seandel i Shahin Rafii z Weill Cornell Medical College w Nowym Jorku podkreślają, że rodzi ona nadzieje dla młodych chłopców poddawanych chemio- lub radioterapii z powodu choroby nowotworowej.
„Terapie przeciwnowotworowe mogą powodować bezpłodność u mężczyzn. I podczas gdy dorośli pacjenci mają możliwość zamrożenia swojej spermy przed podjęciem leczenia, młodzi chłopcy nie mają takiego wyboru, bo jeszcze nie produkują dojrzałych plemników. Te badania na myszach są dla nich nadzieją na przyszłość” – napisali eksperci.
Proces powstawania plemników (tzw. spermatogeneza) w kanalikach nasiennych jąder samców jest bardzo złożony i długotrwały. U ssaków na przykład, powstanie dojrzałych gamet męskich z komórek macierzystych, tzw. spermatogoniów, zajmuje ponad miesiąc.
Sam proces spermatogenezy składa się z trzech podstawowych etapów. W pierwszym, komórki macierzyste dzielą się dając początek bądź tzw. spermatocytom I rzędu, bądź kolejnym generacjom komórek macierzystych (spermatogoniów).
Spermatocyty I rzędu przechodzą następnie bardzo ważny podział, tzw. mejozę, w trakcie którego liczba ich chromosomów zostaje zredukowana o połowę. Tak powstają spermatocyty II rzędu, a z nich po kolejnym podziale (tzw. drugim podziale mejotycznym) – spermatydy, które mają po jednym chromosomie z każdej pary i o połowę mniej materiału genetycznego niż komórki naszego ciała.
Aby stać się plemnikami, spermatydy muszą jeszcze przejść proces dojrzewania. W rozwoju męskich gamet bardzo ważną rolę odgrywają też komórki wspierające, tzw. Sertoliego.
Nic więc dziwnego, że naukowcom nie udało się dotychczas odtworzyć spermatogenezy w laboratorium prawie dla żadnego gatunku zwierząt, z wyjątkiem niektórych ryb.
A przecież próby wyhodowania plemników ssaków in vitro zaczęto podejmować już ok. 100 lat temu.
W 1937 r. na łamach tygodnika „Nature” naukowcy poinformowali, że udało im się doprowadzić ten proces do pierwszego (i najdłuższego) stadium mejozy. Doświadczenia prowadzono na fragmentach tkanek pobranych z jąder męskich noworodków myszy. W latach 60. XX w. nastąpił rozwój technik hodowli tkankowej, ale mimo testowania różnych warunków hodowlanych nie poczyniono postępów. Spermatogeneza w laboratorium „uparcie” zatrzymywała się na tym etapie co wcześniej. Również zastąpienie hodowli tkankowych komórkowymi nie przyniosło efektów.
W 2009 r. brytyjscy naukowcy z NorthEast England Stem Cell Institute (NESCI) poinformowali na łamach pisma „Stem Cells and Development” o wyhodowaniu dojrzałych plemników ludzkich z zarodkowych komórek macierzystych. Z powodów etyczno-prawnych nie mogli jednak sprawdzić, czy dzięki nim może powstać zdrowe potomstwo.
Poza tym, niecały miesiąc później publikację wycofano. Nie było wprawdzie zarzutów do przeprowadzonych badań i ich wyników, ale autorom pracy udowodniono plagiat dwóch akapitów we wstępie do artykułu.
Próbując przeprowadzić proces spermatogenezy w laboratorium, naukowcy japońscy z Uniwersytetu Miasta Jokohama oraz instytutu naukowego RIKEN w Ibaraki uznali, że metody hodowli tkankowych mają jednak pewną przewagę. Komórki, z których mogą powstać plemniki znajdują się wprawdzie w hodowli, ale są otoczone przez tkankę pobraną z jąder, a więc mają warunki bardziej przypominające naturalne.
W swoich doświadczeniach badacze wykorzystali fragmenty tkanki o średnicy 1-3 mm pobrane z jąder noworodków mysich w wieku 7,5-10,5 dnia. Następnie umieszczali je na żelu agarozowym do połowy zanurzonym w pożywce hodowlanej. W ten sposób, z jednej strony zapewniali komórkom dostęp do składników odżywczych, a z drugiej wymianę gazową.
Dobierając im optymalną temperaturę (34 st. C) i składniki pożywki (przełom przyniosło zastąpienie jednej pożywki inną) badacze uzyskali dojrzałe plemniki posiadające charakterystyczny podłużny kształt i wić oraz pojedynczy zestaw chromosomów. Ich obecność w próbkach potwierdzono po ponad miesiącu hodowli, ale proces spermatogenezy toczył się w laboratorium przez ponad dwa miesiące.
Aby dowieść, że udało im się uzyskać sprawne gamety męskie, naukowcy wykorzystali je do zapłodnienia in vitro komórek jajowych. Uzyskane w ten sposób zarodki wprowadzono do narządów rodnych samic. Po ok. 3 tygodniach na świat przyszły myszki jednej i drugiej płci. Liczebność miotów nie odbiegała od normy. Później potwierdzono również, że wszystkie zwierzęta były płodne.
Strony: 1 2
Zaloguj się Logowanie