Новости | Сперматозоиды, напечатанные на 3D-принтере, могут изменить лечение мужского бесплодия

Новости | Сперматозоиды, напечатанные на 3D-принтере, могут изменить лечение мужского бесплодия

В лаборатории Университета Британской Колумбии (UBC) в Канаде исследование, еще недавно казавшееся научной фантастикой, постепенно становится реальностью. Доктор Райан Фланниган, доцент кафедры урологических наук и специалист по мужской репродуктивной медицине, вместе со своей командой пытается использовать технологию 3D-печати для создания сперматозоидов. Это может открыть беспрецедентную возможность для мужчин, у которых сейчас нет перспектив стать биологическими отцами.

«Мы бросаем вызов устоявшейся медицинской практике», — говорит доктор Фланниган. «Каждый день я принимаю пациентов с необструктивной азооспермией (NOA), у многих из которых нет доступных вариантов лечения. Это заставляет нас фундаментально переосмыслить проблему и найти прорывное решение».

Мужское бесплодие: недооцененная половина проблемы

Около 15% пар репродуктивного возраста во всем мире испытывают трудности с зачатием, причем мужские факторы составляют более половины случаев. При одной из наиболее тяжелых форм мужского бесплодия — необструктивной азооспермии (NOA) — яички практически не вырабатывают сперматозоиды.

Даже микрохирургическое извлечение сперматозоидов из яичка (mTESE) оказывается успешным лишь примерно в половине случаев. «Успех зависит от обнаружения среди миллиардов клеток в яичках очень небольшого участка, способного вырабатывать сперматозоиды», — говорит доктор Фланниган. «У некоторых мужчин сперматозоидов действительно может не быть вовсе, поэтому нам нужна технология, которая даст таким пациентам возможность биологического родительства».

3D-печать клеток яичка для создания фабрики сперматозоидов в лаборатории

Исследовательская команда использует 3D-биопечать для восстановления клеточной архитектуры ткани человеческого яичка. Они печатают не только клетки, но и сложную микросреду, воспроизводящую семенные канальцы, где развиваются сперматозоиды.

«Производство сперматозоидов — это не процесс с участием одного типа клеток. Это сложный процесс, включающий взаимодействие и передачу сигналов между более чем 20 типами клеток», — объясняет доктор Фланниган. «Мы не просто выращиваем клетки — мы создаем среду».

Команда разработала высокобиомиметическую модель, напечатанную на 3D-принтере, для поддержки стволовых клеток человеческого яичка. Регулируя факторы роста и питательные вещества, исследователи пытаются стимулировать дифференцировку этих клеток в зрелые сперматозоиды.

Междисциплинарное сотрудничество: превращая научную фантастику в реальность

«Это исследование не могло бы развиваться без междисциплинарного сотрудничества», — подчеркивает доктор Фланниган. В его команде работают специалисты по вычислительной биологии, математическому моделированию, репродуктивной медицине, инженерии материалов и другим направлениям.

Исследователи UBC доктора Фараз Хач и Джеффри Шибингер помогают анализировать данные одноклеточного секвенирования и выявлять пути экспрессии генов на разных этапах дифференцировки. «Нам нужно понять, какие сигналы необходимы на каждом этапе, чтобы шаг за шагом направить стволовую клетку к превращению в сперматозоид».

Команда также сотрудничает с доктором Стефани Виллерт из Университета Виктории в разработке биочернил, повышающих точность печати и совместимость с клетками. «Биочернила должны не просто печатать — они должны поддерживать рост клеток, передачу сигналов и структурное развитие».

Прецизионная медицина: будущее лечение бесплодия не будет универсальным

Доктор Фланниган говорит: «Молекулярная физиология каждого пациента уникальна. Поэтому будущее лечение бесплодия должно быть персонализированным, а не универсальным».

Исследование команды показывает, что у некоторых пациентов с азооспермией проблема заключается в нарушении работы поддерживающих клеток, а не самих стволовых клеток. «Если мы сможем восстановить эти поддерживающие клетки или обеспечить правильные сигналы, то, возможно, активируем клетки, которые раньше не могли производить сперматозоиды».

Таким образом, будущие методы лечения могут не только восстанавливать производство сперматозоидов, но и подбираться с учетом состояния каждого пациента, воплощая принципы прецизионной медицины.

До клинического применения еще далеко, но прогресс дает надежду

Технология все еще находится на ранней экспериментальной стадии и далека от применения в лечении людей. Доктор Фланниган признает, что потребуются дополнительное финансирование, более сложные исследования биобезопасности, а также этическая и регуляторная экспертиза.

«Но у нас есть четкая цель: в конечном итоге сделать так, чтобы эта технология помогала пациентам, для которых современная медицина пока не располагает вариантами лечения».

По мере продвижения работы команда продолжит раскрывать молекулярные механизмы мужского бесплодия и открывать новые направления исследований.

Источник материала:

Собрано в интернете