Яички отвечают за выработку спермы и синтез тестостерона. Нарушения развития и функции яичек приводят к нарушениям полового развития (НПР) и мужскому бесплодию. В настоящее время не существует системы in vitro для моделирования яичек.
Доктор Ницан Гонен, исследователь, специализирующийся на процессе определения пола плода, вместе со студентами-исследователями Авией Стопель, Чели Лев и Ставом Дахари, преуспели в создании «лабораторных яичек», которые могут значительно улучшить понимание механизмов, участвующих в определении пола. и предложить решения проблемы мужского бесплодия, которым страдает каждый 12-й мужчина во всем мире.
Искусственные яички, созданные в лаборатории доктора Гонена на факультете естественных наук Гудмана и в Институте нанотехнологий и передовых материалов Университета Бар-Илан, представляют собой органоиды семенников — крошечные искусственные органы, полученные из настоящих яичек мыши. Разработка органоидов значительно продвинулась за последнее десятилетие с осознанием того, что двумерные образцы клеток in vitro не могут имитировать поведение целого органа.
Сегодня уже получены органоиды головного мозга, почек, кишечника и других органов. Органоиды яичек, созданные группой Гонена, точно имитируют естественное яичко.
Искусственные яички культивировали из незрелых клеток яичек, взятых у новорожденных мышей. Исследовательская группа поняла, что процедура увенчалась успехом, когда они идентифицировали канальцевые структуры и клеточную организацию, очень напоминающие таковые в семенниках in vivo. Эти трубчатые структуры параллельны множественным семенным канальцам, присутствующим в естественном яичке, где вырабатывается сперма.
Яркопольное изображение органоида яичка, созданного из эмбрионов мыши и инкубированного в чашке в течение 14 дней. Хорошо видны трубчатые структуры, образовавшиеся в чашке. 1 кредит
Органоиды успешно культивировались in vitro в течение девяти недель. Это считается длительным периодом времени, и теоретически его может быть достаточно для завершения процесса производства спермы и секреции гормонов. У мышей это занимает 34 дня, поэтому относительно большая продолжительность жизни органоидов может позволить этим процессам происходить in vitro.
Доктор Гонен еще не знает, действительно ли существующая модель будет производить сперматозоиды , но команда лаборатории уже заметила признаки начала мейоза — процесса, в ходе которого производятся гаметы. Гаметы — это репродуктивные клетки, в данном случае сперматозоиды с половиной числа хромосом, как в нормальной клетке, которые «ожидают» завершения второй половины от другой гаметы, в данном случае яйцеклетки, при оплодотворении.
Органоиды обычно напоминают органы на эмбриональной стадии. При этом исследователи создали условия, которые позволили органоиду созреть в лаборатории, и показали, что даже яички, выращенные из эмбриональных клеток, могут развиваться и выращивать прозрачные сперматозоиды. Команда безуспешно попыталась вырастить органоиды из семенников взрослых мышей.
«Искусственные яички являются многообещающей моделью для фундаментальных исследований развития и функционирования яичек , которые могут быть использованы в терапевтических целях при нарушениях полового развития и бесплодии», — объясняет доктор Гонен.
В будущем она планирует производить органоиды, используя человеческие образцы. Например, яички, полученные из клеток человека, могут помочь детям, лечившимся от рака, который может ухудшить их способность производить функциональные сперматозоиды. Поскольку дети слишком малы, чтобы производить собственную сперму, эти образцы можно заморозить и использовать в будущем для рождения детей. Цель Гонена состоит в том, чтобы вырастить органоиды семенников из биопсии детей, больных раком, и, как мы надеемся, вырастить фертильные сперматозоиды in vitro.
