Gefrorenes Hodengewebe kann noch 20 Jahre später lebensfähige Spermien produzieren

Kryokonserviertes männliches Hodengewebe kann nach mehr als 20 Jahren reimplantiert werden und wird laut einer neuen Studie mit Ratten lebensfähige Spermien produzieren.

Die Ergebnisse haben Auswirkungen auf Überlebende von Krebs im Kindesalter, sagen Forscher.

Die Überlebensrate für Krebs im Kindesalter hat in den letzten Jahrzehnten dramatisch zugenommen, aber eine schwerwiegende Nebenwirkung der Behandlung ist die verminderte Fruchtbarkeit im späteren Leben.

Eine mögliche Behandlung für Jungen, die einer Krebsbehandlung ausgesetzt sind, wäre die Entnahme, das Einfrieren und, nachdem der Krebs geheilt ist, die Reimplantation ihres Hodengewebes, das Stammzellen enthält, aus denen Spermien entstehen könnten.

Was jedoch mit diesem Gewebe passiert, wenn es der möglicherweise notwendigen Langzeitvereisung ausgesetzt wird, ist bisher unklar.

Die Forscher berichten, dass das lange gefrorene Hodengewebe zwar Spermien produzieren konnte, die lange Verzögerung jedoch mit geringeren Kosten einherging Spermienproduktion im Vergleich zu nur kurz eingefrorenem Gewebe.

Die neuen Ergebnisse könnten wichtige Implikationen für die Behandlung präpubertärer Jungen mit Krebs haben, bei denen einer Chemotherapie das Entnehmen und Einfrieren von Hodengewebe für eine eventuelle Reimplantation vorausgehen kann.

„Die Art, das Glas halb leer zu sehen, ist das Stammzellen scheinen in ihrer Fähigkeit, Spermien nach einer langen Einfrierzeit zu regenerieren, beeinträchtigt zu sein“, sagt Eoin C. Whelan, leitender Forscher an der University of Pennsylvania und Erstautor der Studie in PLOS-Biologie.

“Aber die gute Nachricht ist, dass Spermien produziert werden können, und sie scheinen transkriptionell normal zu sein, wenn wir ihre RNA untersuchen.”

Die Forscher führten die Studie im Labor von Ralph L. Brinster, Professor für Reproduktionsphysiologie am Penn Vet, durch.

„Die Ergebnisse sind entscheidend für die Erwägung einer Transplantation von Stammzellen aus Hodenbiopsien von präpubertären Jungen, die sich einer Krebsbehandlung unterziehen, um sie später zur Wiederherstellung der Spermatogenese nach der Genesung zu verwenden“, sagt Brinster.

„Eine frühzeitige Transplantation dieser Zellen ist eindeutig besser, als lange zu warten, bevor die Zellen wieder in den Hoden eingebracht werden.“

Effizienz der Spermienproduktion

Wenn ein Junge in jungen Jahren wegen Krebs behandelt wird, kann es ein Jahrzehnt oder länger dauern, bis sein Hodengewebe entnommen und reimplantiert wird, was die Frage aufwirft, wie lange eingefrorene spermatogene Stammzellen (SSCs) lebensfähig bleiben können.

Um eine Antwort zu finden, tauten die Forscher Ratten-SSCs auf, die mehr als 23 Jahre lang in ihrem Labor kryokonserviert worden waren, und implantierten sie in sogenannte Nacktmäuse, denen eine Immunantwort fehlte, die das fremde Gewebe sonst abstoßen würde. Sie verglichen die Fähigkeit lang gefrorener SSCs, Spermien zu erzeugen, mit SSCs, die nur wenige Monate lang eingefroren waren, und mit frisch geernteten SSCs, die alle aus einer einzigen Rattenkolonie stammten, die mehrere Jahrzehnte lang gehalten wurde.

Sie fanden heraus, dass die lang gefrorenen SSCs in der Lage waren, die Hoden der Maus zu besiedeln und alle notwendigen Zelltypen für eine erfolgreiche Spermienproduktion zu erzeugen, aber nicht so robust wie SSCs aus einer der kürzlich geernteten Gewebeproben. Während die lang gefrorenen SSCs im Vergleich zu anderen Proben ähnliche Profile der Genexpressionsänderungen aufwiesen, produzierten sie weniger sich verlängernde Spermatiden, die später schwimmende Spermien bilden.

„Als wir uns die Zellen unmittelbar nach dem Auftauen ansahen, sahen sie dieselben Zellen an, die für kurze Zeit eingefroren worden waren“, sagt Whelan. „Erst nachdem wir die umgepflanzt hatten Hoden Gewebe, in dem wir begannen, einen Unterschied in der Effizienz der Spermienproduktion zu sehen. ”

Konservierung anderer Stammzellen

Diese Ergebnisse haben mehrere wichtige Implikationen. Erstens weisen sie darauf hin, wie wichtig es ist, die Lebensfähigkeit von SSCs zu testen, indem die Ergebnisse nach der Reimplantation direkt verfolgt werden, um das Potenzial kryokonservierter Zellen zu bestimmen. Sich auf biochemische oder zelluläre Biomarker zu verlassen, spiegelt möglicherweise nicht den tatsächlichen Verlust des Stammzellpotenzials im Laufe der Zeit wider.

Zweitens, obwohl es derzeit keine Protokolle gibt, die menschliche SSCs für die Reimplantation erweitern können – eine Voraussetzung, um diese Behandlung in die klinische Anwendung zu überführen – müssen solche Protokolle möglicherweise eine zeitabhängige Verschlechterung der Lebensfähigkeit berücksichtigen, vorausgesetzt, menschliche SSCs ahmen die von Ratten nach.

Drittens unterstreichen die Ergebnisse, dass Spermien aus lange erhaltenem Hodengewebe produziert werden können. Weitere Forschung zur potenziellen Identifizierung und Minderung der Hauptgründe für den Verlust der Lebensfähigkeit könnte die Fortpflanzungsmöglichkeiten von Jungen verbessern, deren Krebserkrankungen im Kindesalter erfolgreich behandelt werden.

Eine wichtige Folgefrage lautet: „Woran liegt das? Was ist der Wirkmechanismus?‘“, sagt Whelan. Die laufende Arbeit untersucht einige der Gene, bei denen sich bei der Analyse des Teams herausstellte, dass sie durch das langfristige Einfrieren verändert wurden.

Die Ergebnisse können auch wichtige Hinweise für die Konservierung anderer Arten von Stammzellen enthalten, die zunehmend in eine Reihe von therapeutischen Anwendungen investiert werden.

“Ich denke, die Forschung hat eine breite Relevanz für das Einfrieren aller Arten von Stammzellen, die ähnliche Veränderungen in der Genregulation erfahren könnten”, sagt Brinster.

Der Robert J. Kleberg, Jr. und die Helen C. Kleberg Foundation finanzierte die Arbeit.

Quelle: Penn

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