Впервые учёным удалось вырастить в лаборатории трёхмерные миниатюрные версии яичек, используя для этого клетки мыши.
Выращенные в лабораторных условиях яички сохранялись в чашке до девяти недель и были очень похожи на натуральные мышиные яички, даже развив трубчатые структуры, эквивалентные тем, которые производят сперму в яичках мышей и людей. Клетки внутри сформированных яичек также экспрессировали гены, аналогичные тем, которые активны в обычных яичках мыши.
Точные копии яичек представляют собой так называемые органоиды — самоорганизующиеся трёхмерные структуры, которые выращиваются так, чтобы они напоминали ткани организма в натуральную величину. Учёные создали органоиды многих органов, включая человеческое сердце и мозг, с целью лучше отразить сложности этих тканей в 3D и таким образом, чтобы они лучше представляли биологию человека, чем модели животных. Органоиды обычно создаются путём уговаривания стволовых клеток развиться в тканеподобные структуры путём воздействия на них специальных химических веществ для роста в лабораторной посуде.
Исследователи, создавшие новые органоиды яичек, описали своё достижение в статье, опубликованной 12 января в International Journal of Biological Sciences. Они говорят, что органоиды могли бы помочь улучшить наше понимание яичек, основной работой которых является выработка мужского полового гормона тестостерона и спермы, необходимых для размножения. Таким образом, органоиды также могут дать ценную информацию о состояниях, которые связаны с неправильным функционированием яичек, таких как нарушения полового развития и мужское бесплодие, говорят учёные.
«Как только у нас в посуде окажется клеточная модель, мы сможем начать изучать, как функционируют яички, как различные типы клеток внутри яичка взаимодействуют друг с другом, а также попытаться выяснить, можно ли генерировать сперму в лабораторной посуде», — сказала в электронном письме Live Science Ницан Гонен (Nitzan Gonen), соавтор исследования и исследователь в области биомедицины из Университета Бар-Илан в Израиле.
Гонен и её коллеги изучают процесс, называемый определением пола, при котором мужские или женские репродуктивные органы — яички и яичники соответственно — формируются в процессе эмбрионального развития. Исследователи были вдохновлены на создание новых органоидов яичек после того, как осознали нехватку лабораторных моделей, которые бы очень напоминали эти органы в человеческом теле.
В ходе нового исследования команда извлекла незрелые клетки яичек у новорожденных мышей и с помощью сигнальных белков, стимулирующих рост, заставила их образовывать органоиды. Органоидные клетки организовали себя аналогично тому, что наблюдается в яичке нормальной мыши.
Команда также смогла вырастить органоиды яичек из клеток яичек мыши, взятых из развивающихся эмбрионов. Многие заболевания, связанные с развитием и дисфункцией яичек, возникают во время эмбрионального развития, поэтому возможность смоделировать эту стадию роста яичек может быть особенно важной, пишет команда в статье.
Недавно созданные органоиды яичек не производили сперму. Однако появились первые признаки того, что клетки могут принимать участие в мейозе — типе деления клеток, который используется для производства различных половых клеток, включая сперматозоиды. В дальнейшем команда хочет изучить, можно ли использовать органоиды для производства спермы и гормонов.
Они также стремятся вырастить органоиды яичек из человеческих клеток, и у них уже есть одно конкретное применение. Дети мужского пола, больные раком, которые проходят химиотерапию, часто теряют стволовые клетки, которые будут формировать сперму после начала полового созревания и, следовательно, могут стать бесплодными, отметила Гонен. По её словам, есть надежда, что в конечном итоге органоиды яичек можно будет вырастить из стволовых клеток ребёнка ещё до начала лечения рака и использовать их для производства фертильной спермы. Затем эти сперматозоиды могут быть доступны для будущих методов лечения бесплодия, таких как экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО).
