חוקרים מהמכון למחקר מתקדם של ביולוגיה אנושית (WPI-ASHBi) באוניברסיטת קיוטו עשו צעדים משמעותיים בגמטוגנזה אנושית חוץ גופית (IVG). הם זיהו בהצלחה תנאי תרבות אופטימליים המאפשרים תכנות מחדש אפיגנטי עם חלבון מורפוגנטי של העצם (BMP), צעד מפתח לקראת תרגום טכנולוגיית IVG למסגרות קליניות לטיפולי פוריות. קרדיט: twoday.co.il
מחקר חדש של IVG מציע שיטות מבטיחות ליצירת תאי נבט אנושיים מתאי גזע, שעלולים לשנות טיפולי פוריות.
לפי ארגון הבריאות העולמי, כ-1 מתוך 6 אנשים מושפעים מאי פוריות בשלב מסוים בחייהם. האגודה האמריקנית לרפואת רבייה (ASRM) מגדירה אי פוריות כמצב המאופיין בחוסר יכולת להשיג הריון מוצלח, בהתבסס על גורמים כגון היסטוריה רפואית, מינית ופוריות, גיל, ממצאים גופניים ובדיקות אבחון, או מצריך שימוש של גמטות תורם להשגת הריון. בעוד שטכנולוגיות רבייה מסייעות (ARTs) כמו הפריה חוץ גופית (IVF) שיפרו משמעותית את הטיפול בסוגים מסוימים של אי פוריות, לא ניתן לטפל בכל הצורות באמצעות האסטרטגיות הנוכחיות.
פריצות דרך בגמטוגנזה אנושית במבחנה
התקדמות משמעותית בתחום היא הפיתוח של גמטוגנזה אנושית חוץ-יכולית (IVG), המשתמשת בתאי גזע פלוריפוטנטיים (PSCs) כגון תאי גזע פלוריפוטנטיים (iPSCs) מחולים, כדי ליצור תאי נבט אנושיים בעלי יכולת להוליד. להבשיל גמטות בתרבות, מה שמציע שער לטיפול בכל צורה של אי פוריות – ללא תלות במגדר. עם זאת, מחקר IVG אנושי נותר בחיתוליו, כשהמטרה הנוכחית היא לשחזר את התהליך המלא של הגמטוגנזה האנושית. עד כה, אתגר מרכזי אחד היה לשחזר באוכלוסיית המייסדים של תאי הנבט, או תאי הנבט הקדמוניים האנושיים (hPGCs), אירוע סימן היכר המכונה תכנות מחדש אפיגנטי – שבו ה"זיכרון" ההורי התורשתי של התאים, קיים על התאים. DNAמאופס/נמחק – זה נדרש להתמיינות תקינה של תאי נבט.
תמונה בהשראת תוכנית אפולו של נאס"א, המייצגת את ההתמיינות המוצלחת של תאי נבט חוץ גופית מ-TFAP2C-EGFP +ve תאים דמויי תאי נבט קדמוניים אנושיים (hPGCLCs; מסומנים בירוק) ל-DAZL-tdTomato +ve human mitotic pro-spermatogonia (מסומן באדום ). קרדיט: WPI-ASHBi/אוניברסיטת קיוטו
התפתחויות אחרונות בחקר IVG אנושי
צוות חוקרים מהמכון למחקר מתקדם של ביולוגיה אנושית (WPI-ASHBi) באוניברסיטת קיוטו זיהה תנאי תרבות חזקים הדרושים להנעת תכנות מחדש אפיגנטי והתמיינות תאי נבט למבשרים של גמטות בוגרות, הפרו-ספרמטוגוניה המיטוטית ופרו-זרעונים. oogonia עם יכולת הגברה נרחבת, השגת אבן דרך חדשה למחקר IVG אנושי. החוקרים, בראשות ד"ר מיטינורי סאיטו, פרסמו את הממצאים המהפכניים הללו בכתב העת טֶבַע.
עבודה קודמת של הצוות של Saitou וקבוצות אחרות יצרה בהצלחה מה שנקרא תאים דמויי תאי נבט קדמוניים אנושיים (hPGCLCs) מ-PSCs בַּמַבחֵנָה, שסיפר מספר מאפיינים בסיסיים של hPGC, כולל יכולת התפשטות. עם זאת, hPGCLCs אלה לא היו מסוגלים לעבור תכנות מחדש ובידול אפיגנטי. ניתן לעקוף מגבלות אלו על-ידי אגרגציה של hPGCLCs עם תאים עובריים (שאינם נבטיים) של עכברים כדי לחקות את המיקרו-סביבה של האשך/השחלה, ובכך למעשה "לבנות מחדש" את הרקמה/ים. עם זאת, תהליך זה אינו יעיל ואינו מעשי מנקודת מבט של יישום קליני. לכן, על מנת להשיג את המטרה הסופית של מחקר IVG אנושי, חיוני לזהות את תנאי התרבות המינימליים הדרושים ליצירת גמטות אנושיות בוגרות.
משמאל: Ryuta Yokogawa, מרכז: Mitinori Saitou MD. PhD., מימין: Yusuke Murase PhD. קרדיט: WPI-ASHBi/אוניברסיטת קיוטו
המשמעות של BMP בתכנות מחדש ובידול
במחקר החדש שלהם, Saitou ועמיתיו ערכו מסך מבוסס תרבית תאים כדי לזהות מולקולות איתות פוטנציאליות הנדרשות כדי להניע תכנות מחדש אפיגנטי ובידול של hPGCLCs למיטוטי פרו-spermatogonia ואווגוניה. באופן מפתיע, המחברים מצאו שמולקולת האיתות ההתפתחותית המבוססת היטב, חלבון מורפוגנטי של העצם (BMP), מילאה תפקיד מכריע בתהליך התכנות מחדש וההתמיינות של hPGCLCs. "אכן, בהתחשב בכך שלאיתות BMP כבר יש תפקיד מבוסס במפרט תאי נבט, זה היה מאוד לא צפוי שהוא מניע גם תכנות אפיגנטי מחדש של hPGCLC" מעיר Saitou.
למרבה הפלא, המיטוטים פרו-ספרמטוגוניה/אוגוניה שמקורם ב-hPGCLC לא רק הציגו קווי דמיון בביטוי גנים ובפרופילים אפיגנטיים לזה של התמיינות hPGC בפועל בגופנו, אלא גם עברו הגברה נרחבת (מעל פי 10 מיליארד). "הגישה שלנו מאפשרת הגברה כמעט בלתי מוגבלת של מיטוטי פרו-ספרמטוגוניה ואוגוניה בתרבית וכעת יש לנו גם את היכולת לאחסן ולהרחיב מחדש את התאים הללו לפי הצורך", אומר סאיטו.
השלכות וכיוונים עתידיים
המחברים חשפו גם את המנגנונים הפוטנציאליים של האופן שבו איתות BMP עשוי להוביל לתכנות מחדש אפיגנטי ובידול hPGCLC. "BMP (איתותנראה כי הוא מחליש את מסלול האיתות MAPK/ERK (מופעל על ידי מיטוגן חלבון קינאז/קינאז מווסת חוץ תאית) והן דה נובו ופעילויות תחזוקה של DNMT (DNA מתיל-טרנספראז), אך יהיה צורך בחקירה נוספת כדי לקבוע את המנגנון המדויק והאם זה ישיר או עקיף", מסביר סאיטו.
"המחקר שלנו מייצג לא רק התקדמות בסיסית בהבנת הביולוגיה האנושית והעקרונות מאחורי תכנות מחדש אפיגנטי בבני אדם, אלא גם אבן דרך אמיתית במחקר IVG אנושי", הוא מוסיף.
סאיטו מעיר, "למרות שעדיין נותרו אתגרים רבים והדרך בהחלט תהיה ארוכה, במיוחד כאשר בוחנים את ההשלכות האתיות, המשפטיות והחברתיות הקשורות ליישום הקליני של IVG אנושי, בכל זאת, עשינו כעת קפיצת מדרגה אחת משמעותית לקראת התרגום הפוטנציאלי. של IVG לרפואת הרבייה."
