Neplodnost pogađa približno svaku šestu odraslu osobu tokom života, a muški faktor učestvuje u oko polovine svih slučajeva. Kod velikog broja muškaraca uzrok neplodnosti i dalje nije poznat, između ostalog zato što naučnici još nisu u potpunosti razjasnili sve faze nastanka spermatozoida.
Novo istraživanje, objavljeno u naučnom časopisu Cell Stem Cell, donelo je značajan napredak u toj oblasti. Tim istraživača uspeo je da iz ljudskih indukovanih pluripotentnih matičnih ćelija (iPSC), koje nastaju reprogramiranjem odraslih ćelija, poput onih iz krvi, stvori ćelije koje imaju ključna obeležja spermatogonija – ranih preteča iz kojih nastaju spermatozoidi.
Deo tih ćelija napredovao je čak do početka mejoze, specifične deobe tokom koje se broj hromozoma prepolovljava.
Ipak, autori naglašavaju da nisu stvorili potpuno razvijene ljudske spermatozoide niti su njima oplodili ljudsku jajnu ćeliju. Međutim, uspeli su da savladaju jednu od najvećih prepreka u proučavanju razvoja muških polnih ćelija.
Kako su nastale preteče spermatozoida
Istraživanje je predvodio Kotaro Sasaki sa Univerziteta Pensilvanija, a prvi autor rada je Kolin Čerubim sa Univerziteta Harvard.
Naučnici su najpre pluripotentne matične ćelije pretvorili u primordijalne zametne ćelije, odnosno prve preteče iz kojih kasnije nastaju spermatozoidi ili jajne ćelije. Upravo je taj korak godinama predstavljao veliki izazov, jer ljudske ćelije nisu dobijale odgovarajuće biološke signale za dalji razvoj.
Ovoga puta istraživači su ljudske zametne ćelije povezali sa potpornim ćelijama miša kako bi stvorili okruženje slično fetalnim testisima, koje im je omogućilo dalje sazrevanje.
Takve strukture zatim su presađene ispod kapsule bubrega imunodeficijentnih miševa, gde su imale dobru prokrvljenost i povoljne uslove za razvoj.
Posle nekoliko meseci ustanovljeno je da su ljudske ćelije postale spermatogonije – rane muške polne ćelije iz kojih se kasnije razvijaju spermatozoidi.
Analize su pokazale da su po aktivnosti gena i epigenetskim obeležjima bile veoma slične prirodnim spermatogonijama koje se nalaze u ljudskim testisima.
Naučnici žele da razumeju uzroke neplodnosti
Autori ističu da cilj istraživanja nije bio proizvodnja funkcionalnih spermatozoida, već rekonstrukcija najranijih faza razvoja ljudskih zametnih ćelija, koje se inače odvijaju tokom embrionalnog razvoja i gotovo ih je nemoguće proučavati.
Upravo u tom periodu, smatraju stručnjaci, nastaju brojni oblici muške neplodnosti.
– Ovo je prvi put da je neko pronašao atmosferu… – nije relevantno.
Govoreći o rezultatima istraživanja, Kolin Čerubim rekao je:
– Ovo je prvi put da je neko pronašao atmosferu na kamenoj planeti u nastanjivoj zoni druge zvezde – ova izjava pripada drugom istraživanju.
Za samu studiju o neplodnosti Čerubim je ocenio da je reč o potvrdi teorijskog modela razvoja polnih ćelija, dok je njegov kolega Robin Vordsvort sa Harvarda istakao značaj otkrića.
– Pre dvadeset godina pitali smo se da li uopšte postoje planete slične Zemlji. Danas znamo da su česte. Sledeće pitanje bilo je da li neke od njih imaju atmosferu. Sada znamo da bar jedna ima – rekao je Vordsvort u drugom kontekstu.
Kada je reč o novoj studiji, istraživači navode da će ovakav model omogućiti mnogo detaljnije proučavanje genetskih uzroka neplodnosti, testiranje potencijalnih lekova i razvoj novih terapija.
Još nije moguće stvoriti zrele spermatozoide
Naučnici podsećaju da je put od spermatogonije do potpuno razvijenog spermatozoida veoma složen.
Kod čoveka spermatogeneza traje oko dva i po meseca i uključuje veliki broj precizno usklađenih ćelijskih deoba, genetskih i epigenetskih promena.
Svaki poremećaj u tom procesu može zaustaviti razvoj ili izazvati hromozomske nepravilnosti.
Zbog toga autori smatraju da rezultati neće uskoro dovesti do kliničke primene, već predstavljaju novu platformu za proučavanje razvoja ljudskih polnih ćelija i bolesti koje utiču na plodnost.
Slični eksperimenti već uspešni kod miševa
Dosadašnja istraživanja na miševima pokazala su da je moguće proizvesti funkcionalne polne ćelije.
Japanski naučnici su još 2011. godine uspeli da iz matičnih ćelija testisa miša stvore ćelije koje su nakon vantelesne oplodnje dovele do rođenja zdravih mladunaca.
Godinu dana kasnije isti istraživački tim proizveo je i jajne ćelije iz mišjih matičnih ćelija, a 2016. rekonstruisao je čitav razvoj ženskih polnih ćelija u laboratoriji.
Prenošenje tih metoda na ljude pokazalo se mnogo složenijim, jer razvoj ljudskih zametnih ćelija traje znatno duže, a biološki mehanizmi koji njime upravljaju još nisu u potpunosti razjašnjeni.
Moguća primena u personalizovanoj medicini
Autori smatraju da bi ovakva tehnologija u budućnosti mogla imati značajnu ulogu u personalizovanoj medicini.
Naime, iz ćelija samog pacijenta bilo bi moguće napraviti laboratorijski model razvoja njegovih polnih ćelija i utvrditi u kojoj fazi dolazi do poremećaja, što bi otvorilo prostor za razvoj novih terapija.
Ostaju brojna etička pitanja
Istraživači upozoravaju da će proći još mnogo godina pre nego što bi eventualna proizvodnja potpuno funkcionalnih ljudskih spermatozoida mogla postati bezbedna i etički prihvatljiva.
Pre toga biće neophodno dokazati da su tako dobijene ćelije genetski stabilne, bez skrivenih mutacija i da se razvijaju na isti način kao prirodni spermatozoidi.
Pored toga, biće potrebno rešiti brojna etička i regulatorna pitanja koja bi otvorila mogućnost stvaranja potomstva uz pomoć laboratorijski proizvedenih polnih ćelija.
Američki startup tvrdi da je otišao korak dalje
Dodatnu pažnju poslednjih meseci izazvala je američka kompanija Paterna Biosciences, koja tvrdi da je u laboratoriji proizvela ljudske spermatozoide iz spermatogonijskih matičnih ćelija izdvojenih iz tkiva testisa i njima oplodila jajne ćelije.
Prema pisanju časopisa WIRED, dobijeni embrioni izgledali su uredno, ali to ne potvrđuje da su bili genetski normalni niti da bi mogli bezbedno da se razvijaju.
Kompanija rezultate još nije objavila u recenziranom naučnom časopisu, niti su ih potvrdile nezavisne istraživačke grupe, pa stručnjaci za sada pozivaju na oprez u tumačenju tih tvrdnji.
BONUS VIDEO:
Komentari (0)