Naučnici pod rukovodstvom Kotara Sasakija sa Univerziteta Pensilvanija najpre su pluripotentne ćelije pretvorili u takozvane primordijalne ćelije zametka, prve preteče iz kojih se kasnije razvijaju spermatozoidi ili jajne ćelije. Na tom koraku su dosadašnji pokušaji uglavnom zapinjali.
Neplodnost pogađa približno svaku šestu odraslu osobu, a muškarci u tome učestvuju u otprilike polovini slučajeva. Uzrok muške kod mnogih ostaje nepoznat, pored ostalog i zato što naučnici još ne razumeju u potpunosti sve faze nastanka spermatozoida. Upravo zbog toga je novo istraživanje objavljeno u časopisu Cell Stem Cell privuklo veliku pažnju. Istraživači su iz ljudskih indukovanih pluripotentnih matičnih ćelijaa (iPSC), koje se mogu dobiti reprogramiranjem odraslih – na primer iz krvi, stvorili ćelije s ključnim obeležjima spermatogonije iz koje nastaju spermatozoidi. Deo je napredovao do početka mejoze, posebne deobe u kojoj se broj hromozoma prepolovljuje. Važno je naglasiti da u rečenom istraživanju nisu stvorili zrele ljudske spermatozoide, niti su njima oplodili ljudsku jajnu ćeliju. No napraviti korak koji se godinama smatrao jednom od najvećih prepreka u razumevanju razvoja muških polnih ćelija. Kako su dobijeni iz ćelija krvi?
Sledeći izazov bio je podstaći iPSC da krenu putem kojim u embrionalnom razvoju nastaju polne ćelije. Naučnici pod rukovodstvom Kotara Sasakija sa Univerziteta Pensilvanija najpre su pluripotentne ćelije pretvorili u takozvane primordijalne ćelije zametka, prve preteče iz kojih se kasnije razvijaju spermatozoidi ili jajne ćelije. Na tom koraku su dosadašnji pokušaji uglavnom zapinjali. Ljudske ćelije jednostavno nisu dobijale odgovarajuće signale za dalji razvitak. U novoj studiji naučnici nisu dovršili ceo proces samo u laboratorijskoj posudi. Ljudske ćelije zametka povezali su s mišjim potpornim ćelijama da stvore okruženje nalik fetalnom testisu, u kojem su dobijale molekularne signale potrebne za dalje napredovanje.
Takve strukture su potom presadili pod kapsulu bubrega imunodeficijentnih miševa, čiji oslabljeni imuni sistem nije odbacivao strane ćelije, područje uz bubreg osiguralo im je dobru opskrbu krvlju i povoljne uslove razvoja. Posle nekoliko meseci istraživači su utvrdili da su se ljudske ćelije razvile u spermatogonije, rane muške ćelije zametka iz kojih sazrevanjem nastaju spermatozoidi. Analize su pokazale da su bile iznenađujuće slične prirodnim spermatogonijama u ljudskim testisima. To je važno jer se smatra da mnogi oblici muške neplodnosti nastaju upravo tada. Ako u laboratoriji verno reprodukuju taj razvojni put, bolje će dokučiti zašto kod nekih muškaraca proizvodnja spermatozoida nikada ne započne ili se zaustavi u ranoj fazi. Drugim rečima, posmatraće ceo proces gotovo od samog početka.
U novom istraživanju naučnici su načinili veliki iskorak, ali treba imati na umu da je put od spermatogonije do zrelog spermatozoida dug i složen. Naime, u ljudskom organizmu spermatogeneza traje otprilike dva i po meseca i uključuje niz precizno usklađenih deoba i genetskih i epigenetskih promena. Poremećaji u bilo kojoj fazi mogu zaustaviti razvoj ćelija ili povećati rizik od hromozomskih i drugih nepravilnosti. Zato autori naglašavaju da njihovo proučavanje neće omogućiti skoru kliničku primenu, nego bolje razumevanje ljudske biologije. U naučnom članku ističu da ovo istraživanje nudi osnovu za proučavanje razvoja ljudskih ćelija zametka i bolesti koje utiču na plodnost.
Novo izučavanje nastavak je više od decenije pokušaja da se razvoj polnih ćelija rekonstruše van tiela. Japanski istraživači su 2011. iz spermatogonijskih matičnih ćelija miša u laboratorijski gajenom tkivu testisa stvorili funkcionalne muške polne ćelije, koje su nakon mikroskopske oplodnje dovele do rođenja zdravih mladunaca. Isti tim je 2012. iz mišjih pluripotentnih matičnih ćelija načinio jajne ćelije iz kojih su nastali plodni potomci, a 2016. u laboratoriji su uspešno rekonstruisali ceo razvojni proces ženskih polnih ćelija. No, prenos takvih postupaka na ljude pokazao se zahtevnim. Naime, razvoj ljudskih ćelija zametka traje znatno duže, a uslovi koji upravljaju sazrevanjem kudikamo su složeniji i nisu potpuno poznati.
Naučnici bi jednoga dana iz vlastitih ćelija mogli stvarati laboratorijske modele razvoja ćelija zametka i utvrđivati u kojoj se fazi javlja poremećaj, i to pomoglo u smišljanju novih lekova ili preciznijem odabiru lečenja za pojedine oblike neplodnosti. Do stvaranja funkcionalnih ljudskih spermatozoida u laboratoriji verovatno će proći mnogo godina. Pre toga se mora dokazati da su genetski stabilni, da nemaju skrivene mutacije i da se razvijaju na isti način kao prirodni. U svakom slučaju, ovaj rezultat predstavlja važan naučni iskorak.
Poslednjih meseci je pažnju privukla tvrdnja američke novoosnovane (startup) Paterna Biosciences da je iz spermatogonijskih matičnih ćelija izdvojenih iz tkiva testisa u laboratoriji stvorila ljudske spermatozoide i upotrebila ih za oplodnju jajnih ćelija. Prema magazinu WIRED +embrioni su izgledali uredno, ali to samo po sebi ne potvrđuje da su bili genetski ispravni, ni da se mogu pouzdano razvijati. Nalazi još nisu objavljeni u recenziranom naučnom časopisu, a nisu ih nezavisno potvrdili ni drugi naučnici. Kompanija, inače, najavljuje opsežnije upoređivanje oplodnje prirodnim i laboratorijski proizvedenim spermatozoidima i analize mogućih fizičkih i genetskih nepravilnosti tako dobijenim embriona.
(AI ilustracija)
(Indeks)
