Forskare har lyckats omprogrammera stamceller till spermiegeneratorceller

Forskare har länge försökt att producera spermier och ägg i laboratoriet. Detta skulle inte bara göra det möjligt för dem att bättre förstå en av de mest grundläggande biologiska processerna, utan också potentiellt utveckla nya sätt att hjälpa infertila par. Med hjälp av embryonala stamceller, som teoretiskt sett kan omvandlas till vilken typ av cell som helst, har flera forskargrupper gjort vissa framsteg de senaste åren, men ingen har lyckats producera livskraftiga könsceller.

Forskare vid Kyotouniversitetet har nyligen hittat ett sätt att omprogrammera embryonala stamceller från mus till spermieprekursorceller och, med hjälp av de resulterande spermierna, producera normala möss. Deras forskning skulle så småningom kunna leda till nya behandlingar för manlig infertilitet. Enligt teamets ledare, biologen Mitinori Saitou, skulle detta dock kräva att flera "mycket svåra" tekniska och etiska frågor löses.

Som bekant utvecklas spermier och ägg från primära, eller primordiala, könsceller (PGC). Primordiala könsceller bildas i de tidiga stadierna av embryogenesen från en massa celler som kallas epiblasten. För flera år sedan lärde sig forskare att ta epiblastceller från ett musembryo och omvandla dem till epiblaststamceller, som kan regenereras långsiktigt i laboratoriet. Forskarna hoppades att sådana celler skulle kunna användas för att erhålla primordiala könsceller och i slutändan spermier och ägg. Men trots åratal av experiment har ingen ännu lyckats. Japanska forskare har dragit slutsatsen att när epiblaststamceller som erhållits i laboratoriet får förmågan att växa under lång tid, förlorar de förmågan att bilda könsceller.

Så, genom att ändra sin strategi, bestämde de sig för att odla musembryonala stamceller i en cocktail av tillväxtfaktorer för att få celler som liknar epiblastceller, vilka bara lever i några dagar. Forskarna fann att 2 dagar gamla celler kunde användas för att få celler som liknar primordiala könsceller. När dessa primordiala stamceller injicerades i testiklarna hos möss som inte kunde producera sina egna spermier, mognade de till spermier, som framgångsrikt befruktade ägg in vitro-experiment. Forskarna implanterade de resulterande embryona i surrogatmödrar, som producerade normal avkomma. Mössen som föddes på detta ovanliga sätt växte upp till att bli fertila honor och hanar, och producerade senare även friska avkommor. På liknande sätt kan fertil avkomma erhållas från inducerade pluripotenta stamceller (iPSC) som differentierats från vuxna hudceller.

”Allt jag kan säga är wow! Det här är ett genombrott!”, sa Orly Lacham-Kaplan, reproduktionsbiolog vid Monash University i Australien.

Arbetet ger bevis "för att primordiala könsceller som härrör från embryonala stamceller kan utvecklas till funktionella könsceller", säger Amander Clark, biolog vid University of California, Los Angeles, som kallar de japanska forskarnas arbete "ett avgörande genombrott i vår förståelse av hur könsceller utvecklas".

Det finns fortfarande många hinder att övervinna, säger Saito. De skulle vilja lära sig att genomföra hela processen med att producera mogna spermier direkt i labbet, snarare än att injicera primordialliknande könsceller i testiklarna för att mogna. Ett annat mål är att producera ägg in vitro, inte bara för att förstå själva processen, utan också för att så småningom försöka hjälpa infertila kvinnor. Men först, för att överföra sina resultat till kliniken, måste de fastställa om "receptet" de har hittat, som har visat sig så framgångsrikt för musstamceller, kommer att fungera i mänskliga celler.

[ 1 ], [ 2 ]