加拿大英屬哥倫比亞大學(UBC)的科學家利用3D技術(shù)打印出人類睪丸細胞,并發(fā)現(xiàn)其有希望產(chǎn)生精子的早期跡象,這在世界上尚屬首次。由UBC泌尿外科助理教授Ryan Flannigan博士領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊希望,有朝一日,這項技術(shù)能為目前無法治療的男性不育癥患者提供了解決方案。
“15%的夫婦患有不孕癥,其中至少有一半是男性因素造成的?!盕lannigan說,其實驗室設(shè)立在溫哥華總醫(yī)院的溫哥華前列腺中心。我們正在用3D打印技術(shù)將睪丸細胞打印到一個模仿人體解剖結(jié)構(gòu)的特殊結(jié)構(gòu)中,我們認為這是刺激精子生成的最佳方法。”Flannigan說,如果成功,這將為那些目前沒有其他選擇的夫婦開啟新的生育治療之門。
在人類睪丸內(nèi),精子是由被稱為細精管的小管產(chǎn)生。在最嚴重的男性不育癥——非梗阻性無精子癥(NOA)中,由于這些小管結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的精子減少,因此在射精中沒有發(fā)現(xiàn)精子。雖然在某些情況下,醫(yī)生可以通過手術(shù)幫助NOA患者找到極為罕見的精子,但Flannigan表示,這種手術(shù)只有一半的成功率。
“不幸的是,對于另一半患者來說,他們沒有任何選擇,因為我們無法為他們找到精子。”Flannigan稱,而這些就是他們團隊希望幫助的患者。在最近的研究中,研究人員對一名NOA患者的睪丸進行了活檢并從中收集了干細胞。然后將這些細胞培養(yǎng)起來,并在培養(yǎng)皿上3D打印成一個中空的管狀結(jié)構(gòu),類似于能產(chǎn)生精子的細精管。
打印12天后,研究小組發(fā)現(xiàn)這些細胞不僅存活了下來,還成長為參與精子生產(chǎn)的幾種特化細胞,并在精原干細胞維護方面有明顯改善——這都是精子生產(chǎn)能力的早期跡象。這項研究的結(jié)果最近發(fā)表于《生育與不育科學》。
“這些細胞存活下來并開始分化,是一個巨大的里程碑。雖然后面還有很長的路要走,但這讓我們團隊充滿希望。”Flannigan說。
該團隊目前正致力于“訓練”打印出來的細胞產(chǎn)生精子。為了做到這一點,他們將細胞暴露在不同的營養(yǎng)物質(zhì)和生長因子中,并微調(diào)其結(jié)構(gòu)安排,以促進細胞間的相互作用如果能讓這些細胞產(chǎn)生精子,那這些精子就有可能通過體外受精使卵子受精,為夫婦提供一種新的生育治療選擇。
該研究項目也揭示了導(dǎo)致NOA的遺傳和分子機制。Flannigan團隊一直在使用各種單細胞測序技術(shù)來了解每個細胞的基因表達和特征,然后對這些數(shù)據(jù)進行計算模型,從而更好地理解疾病的根本原因,并確定新的治療方案。這項工作還需要高度協(xié)作,涉及計算機科學、數(shù)學和工程領(lǐng)域的UBC研究人員以及其他國際合作。
“我們越來越多地了解到,不孕癥可能有許多不同原因造成,而且每一個病例都因人而異?!盕lannigan說,“考慮到這一點,我們正在采取一種個性化、精確的醫(yī)學方法——從患者身上提取細胞,試圖了解其特有的異常情況,然后用3D打印的方式加以支持,以克服這些原始缺陷?!?/span>
來源:中國科學報
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