Юридический и почтовый адрес организации-издателя: САФУ, редакция «Журнала медико-биологических исследований», наб. Северной Двины, 17, г. Архангельск, Россия, 163002
Местонахождение: редакция «Журнала медико-биологических исследований», наб. Северной Двины, 17, ауд. 1336, г. Архангельск

Тел: (818-2) 21-61-21 
Сайт: http://medbio.narfu.ru/
e-mail: vestnik_med@narfu.ru
            vestnik@narfu.ru

о журнале

Криоконсервация сперматогониальных стволовых клеток: возможности клинического применения для сохранения фертильности у пациентов предпубертатного возраста. С. 33–42

Версия для печати

Рубрика: Физиология

УДК

612.61:612.663

Сведения об авторах

М.В. Полякова*
*Сколковский институт науки и технологий (Москва)

Аннотация

Поддержание сперматогенеза млекопитающих зависит от наличия сперматогониальных стволовых клеток. Повреждения данных клеток, вызванные химическими или физическими воздействиями на организм, различными заболеваниями или генетической предрасположенностью, могут возникать в любом возрасте. Бесплодие, как один из побочных эффектов лечения онкологических заболеваний, является важной проблемой для пациентов и их семей. Поскольку криоконсервация спермы применима только для постпубертатных пациентов, необходима альтернатива сохранения фертильности пациентов молодого возраста, когда сперматогенез еще не начался. Одним из наиболее вероятных способов решения данной проблемы может быть криоконсервация сперматогониальных стволовых клеток. В статье проанализированы различные технологии криоконсервации, рассмотрены последние достижения в области репродуктивной медицины, открывшие новые возможности для восстановления фертильности человека. Находятся на экспериментальной стадии изучения такие методы, как криоконсервация ткани яичек, трансплантация сперматогониальных стволовых клеток, графтинг ткани яичка. Их эффективность во многом зависит от количества доступных, сохраненных сперматогониальных стволовых клеток, что доказано многочисленными исследованиями на моделях-животных. Достигнуты значительные успехи по поддержанию сперматогониальных стволовых клеток in vitro, выделенных из тестикул приматов, с последующей аутотрансплантацией. Метод криоконсервации, успешно применяемый для сохранения тестикулярной ткани и суспензии тестикулярных клеток животных, перспективен в отношении тканей гонад и сперматогониальных стволовых клеток человека и, тем самым, является возможным способом сохранения его естественной фертильности. Однако на сегодняшний день данные репродуктивные технологии все еще находятся на стадии исследований, и их совершенствование в ближайшем будущем будет содействовать дальнейшему пониманию механизма сперматогенеза и его патогенеза, что может привести к положительным результатам как в лечении мужского бесплодия (особенно наиболее сложных форм), так и в его профилактике.

Ключевые слова

сперматогониальные стволовые клетки, криоконсервирование, in vitro сперматогенез, восстановление фертильности, мальчики предпубертатного возраста, клеточная терапия, вспомогательные репродуктивные технологии
Скачать статью (pdf, 1.2MB )

Список литературы

  1. Inhorn M.C., Patrizio P. Infertility Around the Globe: New Thinking on Gender, Reproductive Technologies and Global Movements in the 21st Century // Hum. Reprod. Update. 2015. Vol. 21, № 4. Р. 411–426. 
  2. Tschudin S., Bitzer J. Psychological Aspects of Fertility Preservation in Men and Women Affected by Cancer and Other Life-Threatening Diseases // Hum. Reprod. Update. 2009. Vol. 15, № 5. P. 587–597. 
  3. Anderson R.A., Mitchell R.T., Kelsey T.W., Spears N., Telfer E.E., Wallace W.H.B. Cancer Treatment and Gonadal Function: Experimental and Established Strategies for Fertility Preservation in Children and Young Adults // Lancet Diabetes Endocrinol. 2015. Vol. 3, № 7. P. 556–567. 
  4. Полякова М.В. Влияние условий культивирования на поддержание сперматогоний хряка in vitro: автореф. дис. ... канд. биол. наук. М., 2013. 27 c. 
  5. Sato T., Katagiri K., Kubota Y., Ogawa T. In vitro Sperm Production from Mouse Spermatogonial Stem Cell Lines Using an Organ Culture Method // Nat. Protoc. 2013. Vol. 8, № 11. P. 2098–2104. 
  6. Keros V., Hultenby K., Borgström B., Fridström M., Jahnukainen K., Hovatta O. Methods of Cryopreservation of Testicular Tissue with Viable Spermatogonia in Pre-Pubertal Boys Undergoing Gonadotoxic Cancer Treatment // Hum. Reprod. 2007. Vol. 22, № 5. P. 1384–1395. 
  7. Poels J., Van Langendonckt A., Many M.C., Wese F.X., Wyns C. Vitrification Preserves Proliferation Capacity in Human Spermatogonia // Hum. Reprod. 2013. Vol. 28. P. 578–589. 
  8. Brinster R.L., Zimmermann J.W. Spermatogenesis Following Male Germ-Cell Transplantation // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1994. Vol. 91, № 24. P. 11298–11302. 
  9. Shinohara T., Inoue K., Ogonuki N., Kanatsu-Shinohara M., Miki H., Nakata K., Kurome M., Nagashima H., Toyokuni S., Kogishi K., Honjo T., Ogura A. Birth of Offspring Following Transplantation of Cryopreserved Immature Testicular Pieces and in vitro Microinsemination // Hum. Reprod. 2002. Vol. 17, № 12. P. 3039–3045. 
  10. Pothana L., Makala H., Devi L., Varma V.P., Goel S. Germ Cell Differentiation in Cryopreserved, Immature, Indian Spotted Mouse Deer (Moschiola indica) Testes Xenografted onto Mice // Theriogenology. 2015. Vol. 83, № 4. P. 625–633. 
  11. Radford J. Restoration of Fertility After Treatment for Cancer // Horm. Res. 2003. Vol. 59, suppl. 1. P. 21–23. 
  12. Jahnukainen K., Hou M., Petersen C., Setchell B, Söder O. Intratesticular Transplantation of Testicular Cells from Leukemic Rats Causes Transmission of Leukemia // Cancer Res. 2001. Vol. 61, № 2. P. 706–710. 
  13. Geens M., Goossens E., Tournaye H. Cell Selection by Selective Matrix Adhesion Is Not Sufficiently Efficient for Complete Malignant Cell Depletion from Contaminated Human Testicular Cell Suspensions // Fertil. Steril. 2011. Vol. 95, № 2. P. 787–791. 
  14. Geens M., Van de Velde H., De Block G., Goossens E., Van Steirteghem A., Tournaye H. The Efficiency of Magnetic-Activated Cell Sorting and Fluorescence-Activated Cell Sorting in the Decontamination of Testicular Cell Suspensions in Cancer Patients // Hum. Reprod. 2007. Vol. 22, № 3. P. 733–742. 
  15. Dovey S.L., Valli B., Hermann B.P., Sukhwani M., Donohue J., Castro C.A., Chu T., Sanfilippo J.S., Orwig K.E. Eliminating Malignant Contamination from Therapeutic Human Spermatogonial Stem Cells // J. Clin. Invest. 2013. Vol. 123, № 4. P. 1833–1843. 
  16. Fujita K., Ohta H., Tsujimura A., Takao T., Miyagawa Y., Takada S., Matsumiya K., Wakayama T., Okuyama A. Transplantation of Spermatogonial Stem Cells Isolated from Leukemic Mice Restores Fertility Without Inducing Leukemia // J. Clin. Invest. 2005. Vol. 115, № 7. P. 1855–1861. 
  17. Sadri-Ardekani H., Homburg C.H., van Capel T.M., van den Berg H., van der Veen F., van der Schoot C.E., van Pelt A.M., Repping S. Eliminating Acute Lymphoblastic Leukemia Cells from Human Testicular Cell Cultures: A Pilot Study // Fertil. Steril. 2014. Vol. 101, № 4. P. 1072–1078. 
  18. Meng X., Lindahl M., Hyvönen M.E., Parvinen M., de Rooij D.G., Hess M.W., Raatikainen-Ahokas A., Sainio K., Rauvala H., Lakso M., Pichel J.G., Westphal H., Saarma M., Sariola H. Regulation of Cell Fate Decision of Undifferentiated Spermatogonia by GDNF // Science. 2000. Vol. 287, № 5457. P. 1489–1493. 
  19. Rassoulzadegan M., Paquis‑Flucklinger V., Bertino B., Sage J., Jasin M., Miyagawa K., van Heyningen V., Besmer P., Cuzin F. Transmeiotic Differentiation of Male Germ Cells in Culture // Cell. 1993. Vol. 75. P. 997–1006. 
  20. Staub C. A Century of Research on Mammalian Male Germ Cell Meiotic Differentiation in vitro // J. Androl. 2001. Vol. 22. P. 911–926. 
  21. La Salle S., Sun F., Handel M.A. Isolation and Short‑Term Culture of Mouse Spermatocytes for Analysis of Meiosis // Methods Mol. Biol. 2009. Vol. 558. P. 279–297. 
  22. Abu Elhija M., Lunenfeld E., Schlatt S., Huleihel M. Differentiation of Murine Male Germ Cells to Spermatozoa in a Soft Agar Culture System // Asian J. Androl. 2012. Vol. 14, № 2. P. 285–293. 
  23. Sato T., Katagiri K., Gohbara A., Inoue K., Ogonuki N., Ogura A., Kubota Y., Ogawa T. In vitro Production of Functional Sperm in Cultured Neonatal Mouse Testes // Nature. 2011. Vol. 471. P. 504–507. 
  24. Yokonishi T., Sato T., Komeya M., Katagiri K., Kubota Y., Nakabayashi K., Hata K., Inoue K., Ogonuki N., Ogura A., Ogawa T. Offspring Production with Sperm Grown in vitro from Cryopreserved Testis Tissues // Nat. Commun. 2014. Vol. 5. Art. № 4320. 
  25. Полякова М.В. Перспективы использования сперматогониальных стволовых клеток при изучении механизмов сперматогенеза и лечении мужского бесплодия // Андрология и генит. хирургия. 2016. Т. 17, № 4. С. 17–20. 
  26. Kawai K., Li Y.S., Song M.F., Kasai H. DNA Methylation by Dimethyl Sulfoxide and Methionine Sulfoxide Triggered by Hydroxyl Radical and Implications for Epigenetic Modifications // Bioorg. Med. Chem. Lett. 2010. Vol. 20, № 1. P. 260–265. 
  27. Wu X., Goodyear S.M., Abramowitz L.K., Bartolomei M.S., Tobias J.W., Avarbock M.R., Brinster R.L. Fertile Offspring Derived from Mouse Spermatogonial Stem Cells Cryopreserved for More Than 14 Years // Hum. Reprod. 2012. Vol. 27, № 5. P. 1249–1259. 
  28. Yuan Z., Hou R., Wu J. Generation of Mice by Transplantation of an Adult Spermatogonial Cell Line After Cryopreservation // Cell Prolif. 2009. Vol. 42, № 2. P. 123–131. 
  29. Hermann B.P., Sukhwani M., Winkler F., Pascarella J.N., Peters K.A., Sheng Y., Valli H., Rodriguez M., Ezzelarab M., Dargo G., Peterson K., Masterson K., Ramsey C., Ward T., Lienesch M., Volk A., Cooper D.K., Thomson A.W., Kiss J.E., Penedo M.C., Schatten G.P., Mitalipov S., Orwig K.E. Spermatogonial Stem Cell Transplantation into Rhesus Testes Regenerates Spermatogenesis Producing Functional Sperm // Cell Stem Cell. 2012. Vol. 11, № 5. P. 715–726.