Prymitywne jaja ludzkie dojrzewają w laboratorium po raz pierwszy

by Jessica Hamzelou

ludzkie jaja dojrzewają od ich najbardziej prymitywnego stanu do pełnego rozwoju w laboratorium po raz pierwszy. Powstałe w ten sposób jaja są gotowe do zapłodnienia i, jeśli są zdrowe, teoretycznie mogą być wykorzystane do zaawansowania zabiegów in vitro, a także do pomocy kobietom, które miały raka w młodości.

„to naprawdę ekscytujące”, mówi Michael Dahan z McGill University Health Centre w Montrealu w Kanadzie, który nie był zaangażowany w pracę. „Ma potencjał do poprawy leczenia.”

naukowcy od lat starają się rozwijać ludzkie komórki jajowe i plemniki w laboratorium, aby lepiej zrozumieć, jak działają te komórki i usprawnić leczenie rosnącej liczby niepłodnych par i osób. Ale do tej pory radzili sobie tylko u zwierząt takich jak myszy.

„praca z tkanką myszy jest niezwykle łatwa”, mówi Evelyn Telfer z Uniwersytetu w Edynburgu, która prowadziła nowe dzieło. „Skład ludzkiej tkanki jest zupełnie inny i nie jest prosty.”Jest to częściowo spowodowane obecnością wielu komórek podtrzymujących, które otaczają jajo, co utrudnia dostęp i pracę z nim, mówi.

zespół Telfera przezwyciężył tę przeszkodę poprzez wytrwałość w swojej technice przez lata, nieustannie ulepszając ją, aby uzyskać odpowiednie warunki do wzrostu jaj. „Byliśmy uparci”, mówi Telfer. W ich procedurze zespół zaczyna od maleńkich kawałków tkanki jajnika, pobranych od 10 ochotniczek podczas operacji cesarskiego cięcia.

zespół następnie poszukuje tak zwanych „pierwotnych pęcherzyków” – małych struktur, z których każda ma potencjał do uwolnienia jaja. Uważa się, że kobiety rodzą się ze wszystkimi pęcherzykami, jakie kiedykolwiek będą miały. Większość pęcherzyków pozostaje nieaktywna w życiu kobiety, ale niektóre zaczynają rosnąć w celu uwolnienia jaja w owulacji. „U ludzi mogą siedzieć tam przez 40 lat, zanim zaczną rosnąć”, mówi Telfer.

w pełni dojrzałe

pierwotne pęcherzyki są następnie umieszczane w płynie bogatym w składniki odżywcze, gdzie zaczynają rosnąć. Nie ma konkretnego składnika, który stymuluje wzrost, mówi Telfer. Uważa, że akt siekania jajnika wystarczy, aby aktywować rozwój. Jest to nawiązanie do ustaleń japońskiej grupy, która zasadniczo rąbała kawałki kobiecych jajników i ponownie wszczepiła je, aby poprawić ich płodność.

następnie Telfer i jej współpracownicy usunęli pojedyncze jaja z każdego pęcherzyka i skupili się na tym, aby same rosły do rozmiarów, które można zobaczyć podczas owulacji.

podczas gdy niektóre jaja po drodze zawiodły, ułamek nadal rozwijał się do stanu w pełni dojrzałego. Zespół mógł powiedzieć, że te jaja są gotowe do zapłodnienia, ponieważ przeszły kluczową fazę podziału komórek, w której liczba chromosomów jest zmniejszona o połowę. Efektem końcowym jest duża komórka jajowa z 23 niesparowanymi chromosomami-gotowa do połączenia z komórką plemnika-i znacznie mniejsza sfera cytoplazmy zawierająca inne chromosomy, znana jako ciało polarne. Te zwykle są rozkładane w ciele kobiety.

z 310 pierwotnych pęcherzyków, od których zespół zaczął, 87 przetrwało początkową fazę eksperymentu. Z nich udało się uzyskać 32 w pełni dojrzałe jaja. Cały proces trwał od 21 do 22 dni.

te jaja są technicznie gotowe do zapłodnienia plemnikami. Zespół nie ma jeszcze na to licencji, ale złożył wniosek o nią. Jeśli może to prowadzić do zdrowych embrionów, technika może potencjalnie być stosowany w zakresie leczenia niepłodności.

młode dziewczyny z nowotworami często mają usunięte kawałki jajników, zanim otrzymają leczenie, które może uszkodzić ich zapas jaj. Chodzi o to, aby ponownie wszczepić tkankę, gdy dziewczyny są starsze i gotowe do założenia rodziny. Ale czasami nie jest to idealne rozwiązanie-tkanka może zawierać pozostałości komórek nowotworowych, na przykład.

lepsza in vitro

technika Telfera mogłaby stanowić alternatywę. Jeśli dojrzałe jaja mogłyby powstać z tkanki jajnikowej w laboratorium, mogłyby one zostać zapłodnione w ramach IVF, umożliwiając wszczepienie tylko powstałych zarodków.

teoretycznie technika ta może być również wykorzystana do poprawy zapłodnienia in vitro. W tej chwili kobiety, które decydują się na zapłodnienie in vitro, otrzymują często wyczerpujące zabiegi hormonalne, które powodują uwalnianie wielu jaj. Są one następnie zbierane i zapłodnione plemnikami w laboratorium. Czasami jajka mogą być zbyt niedojrzałe, aby je wykorzystać, mówi Dahan. W takich przypadkach istnieje szansa, że nowa technika może doprowadzić je do zera, zwiększając całkowitą liczbę dostępnych dla in vitro i zwiększając szanse kobiety na poczęcie. „Jest to coś, co moglibyśmy wykorzystać, aby pomóc w rozwoju, którego musielibyśmy odrzucić w przeszłości”, mówi.

istnieją inne potencjalne korzyści dla IVF. Jeśli tkanka jajnika może być wykorzystana do uzyskania dojrzałych komórek jajowych w laboratorium, to dlaczego nie ominąć terapii hormonalnych i ekstrakcji jaj całkowicie? Operacja usunięcia kawałka jajnika jest inwazyjna, a ryzyko nie byłoby uzasadnione w większości przypadków, mówi Dahan. Ale dla kobiet, które są już po operacji, takich jak endometrioza – częsta przyczyna niepłodności kobiet – może to być opcja w przyszłości, mówi.

wcześniej zespół musi mieć pewność, że jaja są zdrowe. Chociaż wydają się w pełni dojrzały, nie są identyczne z tymi uwalnianymi przez jajniki. W szczególności wytwarzane przez nie ciała polarne są znacznie większe niż normalnie – co najmniej dwa razy większe, mówi Telfer.

To może być nieszkodliwe, ponieważ ciała polarne i tak są odrzucane, ale jeśli jaja tracą cenną cytoplazmę – w tym zawarte w niej przedziały dostarczające energię-mogą skończyć się gorzej.

W międzyczasie Telfer ma nadzieję, że technika ta pomoże jej i innym lepiej zrozumieć, jak rozwijają się jaja i co dzieje się źle w zaburzeniach płodności, które prowadzą do braku jaj, znanych jako pierwotna niewydolność jajników. „Istnieje kilka warunków, w których kobiety tracą jaja znacznie wcześniej w życiu, lub nie rosną”, mówi. „Gdybyśmy mogli zrozumieć proces … moglibyśmy opracować kuracje na to.”