Изглежда като научна фантастика: взимане на кръвни клетки от човек, преобразуване им, за да станат незрели сперматозоиди, и инкубиране в малка торбичка, отгледана върху бъбрек на мишка.
Но това не е. Днес екип от изследователи докладва в списанието “Клетъчна стволова клетка” 1, че е успял да извърши успешно процедурата с цел създаване на зряла човешка сперма в лабораторията.
Засега тази цел е все още далеч от постигане. Лабораторно отгледаните клетки спират да се развиват на незряла стадия. Много предизвикателства трябва да бъдат преодолени, за да се създаде зряла сперма в лабораторията, според репродуктивния биолог Eoin Whelan от Университета на Пенсилвания във Филаделфия, който е част от изследователския екип. Въпреки това последният успех е в правилната посока.
Междувременно процедурата може да бъде използвана за изучаване на ранните етапи на развитието на човешката сперма и за откриване на причини за мъжкото безплодие. Около 40% от случаите на мъжко безплодие нямат известна причина. “Ние се занимаваме с това от гледна точка на основната наука,” казва Уелън. “Ние сме далеч от клинично приложение.”
Някои от потенциалните клинични приложения са противоречиви, особено идеята за използване на лабораторно отгледана сперма или яйцеклетки за създаване на бебета. Въпреки че някои изследователи се надяват, че този подход може да се използва за лечение на конкретни случаи на безплодие, практиката поражда и етични опасения. Едно от тях е, че техниката може да улесни генетичното модифициране на репродуктивните клетки за производство на “дизайнерски бебета.”
Досега няколко изследователи са успели да направят яйцеклетки и сперматозоиди от миши кожни клетки. Тези клетки са генетично препрограмирани, за да се трансформират в индуцирани плурипотентни стволови (iPS) клетки – “млади” клетки, които действат като тези в ембрионите и могат да бъдат химически или генетично принудени да се превърнат в напълно различни клетки, като спермата. Един екип дори е използвал подхода за генериране на потомство от две мъжки мишки 2.
Изследователите обаче не са успели да пренесат тези успехи от мишки към хора или други примати поради разликите в начина, по който се развиват видовете. Също така е трудно да се изследва развитието на човешкия плод, така че изследователите, които се стремят да разберат и повторят най-ранните дни на развитието на сперматозоидите и яйцеклетките, са оставени да се борят с неведението. “При хората работата е толкова изостанала,” казва биологът по развитието Котаро Сасаки, също от Университета на Пенсилвания.
Сасаки и неговите колеги преди това са определили как да превърнат човешки iPS клетки в такива, които приличат на ранни ембрионални клетки, които в крайна сметка дават началото на яйцеклетките и спермата 3. След това изследователите смесват тези незрели клетки с нерепродуктивни клетки, открити в тестисите на развиващи се мишки 4. Нерепродуктивните клетки на мишките могат да осигурят защитата и хранителните вещества, необходими за подпомагане на развитието на спермата.
Това позволява на Сасаки и неговите колеги да се приближат до нарастващата зряла сперма, но клетките не успяват да преминат от ранния етап на развитие на сперматозоидите, който се намира в човешките фетуси.
Сега Сасаки, Уелън и техните колеги разширяват процеса, като трансплантират своята смес от клетки в живи мишки – върху област на бъбрека, която е известна като много подходяща за поддържане на трансплантирани тъкани.
След като се нанесат в тази торбичка, трансплантираните клетки се самоорганизират в тръбести структури, подобни на тези в тестисите, където се произвеждат сперматозоидите. Шест месеца след трансплантацията човешките клетки са се развили в сперматогония, вид клетка, коята в крайна сметка може да доведе до зрели сперматозоиди.