Культивирование стволовых клеток сперматогоний человека — шаг к лечению бесплодия

Бесплодие затрагивает каждого седьмого мужчину репродуктивного возраста в мире. Одна из идей терапии мужского бесплодия — использование стволовых клеток сперматогоний (SSC). В этом подходе стволовые клетки сперматогоний из яичек переносят в пробирку, культивируют и стимулируют к превращению в зрелые сперматозоиды. Однако ключевым препятствием был поиск точных условий для роста человеческих SSC в лаборатории. Было много попыток, но в большинстве случаев не было ясно, были ли культивируемые клетки именно SSC, и ни один из ранее опубликованных методов не используется рутинно.

Исследователи из Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали надежный метод культивирования клеток с характеристиками человеческих SSC. Их работа опубликована в выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences от 13 июля 2020 года.

Метод, основанный на данных

Прогресс в этой области сдерживался тем, что SSC чрезвычайно трудно отличить от других клеток в семенниках. Значительным шагом вперед стало использование техники одноклеточного РНК-секвенирования для определения молекулярных характеристик, специфичных для человеческих SSC.

В своем новом исследовании группа под руководством Майлза Уилкинсона использовала данные одноклеточного РНК-секвенирования для очистки клеток, предположительно являющихся SSC человека. С помощью метода трансплантации зародышевых клеток они подтвердили, что очищенные клетки действительно были сильно обогащены человеческими SSC.

Затем команда определила профиль экспрессии генов в этих клетках, чтобы предположить условия, которые лучше всего поддержат их рост в лаборатории. Исследуя более 30 биопсий человеческого яичка, ученые определили точные условия, необходимые для культивирования незрелых зародышевых клеток с характеристиками SSC.

Ключевое условие: ингибирование AKT

Ключевым компонентом стал ингибитор пути AKT — клеточной системы, контролирующей деление и выживаемость клеток. Исследователи установили, что ингибирование AKT поддерживает человеческие SSC, подавляя развитие более поздних предшественников сперматозоидов. Несколько ингибиторов AKT в настоящее время используются для лечения рака.

Используя этот подход, ученым удалось поддерживать культуру человеческих клеток с молекулярными характеристиками SSC в течение двух-четырех недель.

«Мы считаем, что наш подход, подтвержденный несколькими методами, включая анализ одноклеточного РНК-секвенирования, является значительным шагом на пути внедрения SSC-терапии в клинику», — заявил старший автор работы Майлз Уилкинсон.

Следующая главная цель — научиться поддерживать и расширять популяцию человеческих SSC дольше, чтобы они могли быть клинически полезными.