Войти
Граафов фолликул яичника человека Искусственный яичник потенциально сохраняет фертильность лечение, которое направлено на имитацию функции естественного яичника.
Обычное сохранение фертильности у женщин включает криоконсервацию ооцитов или криоконсервацию ткани яичника. Однако у этих методов лечения есть свои недостатки. Криоконсервация яйцеклеток невозможна для пациентов с препубертатным раком или преждевременной недостаточностью яичников. Криоконсервация ткани яичников также создает риск повторного интродукции злокачественных клеток после выздоровления от рака, особенно у больных с предыдущим лейкемией.
Искусственные яичники могут быть эффективной альтернативой для сохранения фертильности. Искусственный яичник призван воспроизвести его естественный аналог за счет производства ооцитов и высвобождения стероидных гормонов. На сегодняшний день человеческие ооциты не оплодотворялись или не использовались для получения потомства с использованием искусственного яичника, и маловероятно, что это произойдет до тех пор, пока не будут завершены дальнейшие исследования и биоэтические проблемы не будут приняты во внимание.
В идеале искусственный яичник должен содержать фолликулы или ооциты, полученные в результате криоконсервации ткани яичника, а также другие клетки яичника, чтобы обеспечить факторами роста. Затем изолированные фолликулы пересаживаются (либо в нормальный участок яичника, либо в другое место тела) в каркас для доставки. Идеальный биосовместимый каркас должен вызывать минимальное воспаление, подходить для неоангиогенеза и разрушаться после трансплантации.
Есть некоторые ограничения для искусственных яичников. С этической точки зрения существует проблема справедливости в отношении того, кто будет иметь право на получение искусственных яичников (кроме аутотрансплантации), поскольку их количество ограничено. Есть также биоэтические проблемы, связанные с предимплантационной диагностикой и генетическими манипуляциями с искусственными яичниками. Если для создания искусственных яичников используется собственная ткань яичников пациента, риск повторного появления злокачественных новообразований все еще присутствует, хотя этот риск был бы снижен, если бы использовались только ооциты.
Одним из направлений будущих исследований в этой области будет поиск у источника ооцитов для искусственных яичников. Существует возможность использования индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) в качестве альтернативного источника для собственных гамет пациента. Хотя это еще не было проверено на человеческих стволовых клетках, мыши, которым трансплантировали эти клетки, были способны успешно воспроизводиться посредством созревания in vitro и оплодотворения. Однако известно, что ИПСК человека содержат мутации митохондриальной ДНК даже при выделении от здоровых доноров, поэтому в этой области еще предстоит проделать большую работу.
Ткань яичника подвергнется последовательные этапы культивирования (надеюсь) для получения пригодных для оплодотворения зрелых ооцитов:
Обычно используют ткань яичника, взятую из ткани, вырезанной из пациент перед лечением рака, который затем подвергается криоконсервации. Затем ткань культивируется, чтобы активировать примордиальные фолликулы и дать им возможность развиваться. Для выделения фолликулов комбинация ферментативного и механического переваривания тканей оказалась наиболее эффективным методом получения большого количества фолликулов при сохранении их качества. Используемые ферменты, либераза DH и ДНКаза, производятся в соответствии с надлежащей производственной практикой (GMP), чтобы полностью соответствовать руководящим принципам GMP для обеспечения будущего применения у пациентов. Процесс ферментативного переваривания инактивируется каждые 30 минут, и суспензия фильтруется, что позволяет удалить полностью изолированные фолликулы и уменьшить ненужное воздействие ферментов, которое может привести к повреждению их базальной мембраны и их гибели.
При восстановлении изолированных фолликулов. фолликулы, злокачественные клетки могут быть случайно извлечены, что создает риск повторного введения злокачественных клеток пациенту. Чтобы свести к минимуму риск контаминации, изолированные фолликулы подвергаются стадии промывки, которая включает трижды промывку фолликулов свежей рассекающей средой, чтобы отделить их от окружающих изолированных клеток.
Затем изолированные фолликулы инкапсулируют в трехмерную матрицу и культивируют до 4 недель. Используемый материал должен соответствовать стандартам биобезопасности и клинически совместимости, таким как адекватная защита и поддержка фолликулов и способность адаптироваться к температуре человеческого тела, если искусственные яичники будут трансплантированы пациенту. Возможные материалы делятся на синтетические полимеры и природные полимеры. Синтетические полимеры, как правило, более предсказуемы, чем природные полимеры, с точки зрения скорости их разложения, а их механические свойства могут быть адаптированы к конкретным клиническим требованиям. Хотя они не содержат необходимых молекул для клеточной адгезии, биоактивные факторы могут быть включены, чтобы стимулировать это. Единственным синтетическим полимером, используемым до сих пор, был полиэтиленгликоль, который превратил незрелые фолликулы мыши в антральные фолликулы и желтые тела.
В природных полимерах присутствуют биоактивные молекулы, которые играют роль в клеточная адгезия, миграция, пролиферация и дифференцировка. Однако им не хватает механической прочности и приспособляемости, которые есть у синтетических полимеров. В отличие от синтетических полимеров, был достигнут успех более широкий спектр природных полимеров: коллаген, фибрин, альгинат и децеллюляризованная ткань яичников.
Микроокружение структуры должно имитировать микросреду естественного яичника, поэтому искусственный яичник должен поддерживать фолликулы как структурно, так и клеточно. Стромальные клетки яичников интегрированы в микроокружение, поскольку они играют важную роль в раннем развитии фолликулов. Они высвобождают различные факторы, которые положительно регулируют переход примордиальных фолликулов в первичные фолликулы, но также высвобождают другие клетки, которые будут дифференцироваться в клетки теки ; те, которые играют вспомогательную роль для роста фолликулов и производят половые стероиды, такие как андростендион и тестостерон. Этого можно добиться, изолировав их от второй свежей биопсии яичника после того, как пациентка завершит курс лечения рака, что позволит избежать потенциального заражения. Эндотелиальные клетки также следует совместно транспортировать, поскольку они являются ключом к продвижению ангиогенез искусственного яичника.
Незрелые ооциты извлекаются из искусственного яичника и культивируются in vitro в течение следующих 24–48 часов, что позволяет им созреть ооциты, которые готовы к ЭКО или витрификации (криоконсервации).
Большая часть имеющихся у нас знаний об искусственном яичнике было обнаружено с помощью моделей мышей. Первоначальные эксперименты в 1990-х годах были проведены на мышах, которым была проведена трансплантация преантральных фолликулов на искусственный яичник, сделанный из коллагена. Было показано, что преантральные фолликулы подвергаются (IVG), что позволяет предположить, что коллагеновая матрица может быть хорошим применением для искусственного яичника. Несмотря на положительные результаты, рост сопровождался атрезией антральных фолликулов, а это означало, что необходимо было искать другие альтернативы коллагену, которые позволяли бы расти фолликулам, когда искусственный яичник был имплантирован обратно мыши.
С тех пор ряд различных естественных матриц был протестирован на предмет их пригодности в качестве искусственного яичника. В их состав входят фибрин, альгинат и децеллюляризованный яичник человека, которые продемонстрировали созревание in vitro, образование структуры, подобной яичнику, и образование потомства при трансплантации мышам. Помимо того, что эти события наблюдаются отдельно, полный процесс развития от прививки преантральных фолликулов к яичнику до рождения живого потомства был продемонстрирован на модели на мышах.
В дополнение к этим натуральным матрицам на мышах также был испытан ряд синтетических матриц. Синтетические матрицы имеют то преимущество, что их можно производить в больших количествах и хранить в течение длительного времени. Однако они не содержат биологических факторов, необходимых для клеточной адгезии, что добавляет еще один уровень сложности их созданию. Есть надежда, что знания, полученные с помощью мышиных моделей, однажды могут быть применены в клинической практике, будь то использование природных или синтетических матриц.
Искусственные яичники не только показали способность восстанавливать фертильность, но и были связаны с полным восстановлением выработки гормона, что привело к половое созревание. Было показано, что трансплантация децеллюляризованного искусственного яичника человека, содержащего мышиные первичные фолликулы, вызывает половое созревание у мышей без ооцитов, стимулируя продукцию эстрадиола и ингибина B. Затем было показано, что мыши способны производить жизнеспособное потомство, что свидетельствует о том, что искусственные яичники могут быть полезны женщинам, не достигшим половой зрелости.
Может быть много возможных применений искусственных яичников человека.
Одним из новых применений искусственных яичников человека может быть использование ооцитов, которые подверглись созреванию in vitro (IVM) при ЭКО или криоконсервации. Извлечение ооцитов с последующим внутривенным вливанием не требует гормональной стимуляции и может быть быстрой процедурой, поэтому будет полезно для сохранения фертильности у онкологических больных, особенно если химиотерапия должна быть начата как можно скорее.
Другим возможным клиническим применением искусственных яичников человека является повторная трансплантация фолликулов яичников, выращенных in vitro. В моделях на животных преантральные фолликулы яичников выращивали in vitro, затем выделяли и имплантировали в биоразлагаемый трехмерный искусственный яичник для повторной трансплантации обратно в яичник животного. Этот метод показал потенциальный успех на животных моделях, но на людях пока остается теоретической концепцией.
Третьим возможным клиническим применением является повторная трансплантация активированной in vitro ткани яичника. Это позволит удалить ткань яичника у пациента, активировать in vitro и затем автоматически трансплантировать тому же пациенту. Однако это лечение не рекомендуется пациентам с раком, который может метастазировать в яичники (например, лейкемией), или пациентам с карциномой яичников, из-за опасений, что раковые клетки могут быть повторно имплантированы пациенту.. Самостоятельная трансплантация активированной ткани яичника в широкую связку матки, ямку яичника или оставшийся яичник может быть завершена с помощью лапароскопии или мини-лапароскопии.. Эта процедура привела к рождению здорового потомства у пациенток, страдающих преждевременной недостаточностью яичников.
Необходимы дальнейшие исследования, чтобы процедуры, описанные выше, стали более успешными. Одной из областей, в которой ведется работа, является исследование 3D-печати яичника. Можно было создать 3D-печатный микропористый гидрогелевый каркас, в который можно было бы имплантировать изолированные фолликулы яичников. Это будет поддерживать дальнейший рост фолликулов in vivo после трансплантации. С помощью этого метода у стерилизованных мышей была восстановлена полная эндокринная и репродуктивная функция яичников.
