在男性生育力保存方面迈出了重要一步,一项包括切除和冷冻未成熟睾丸组织,然后在稍后重新植入的手术,首次成功地使一只健康的猴子活产。
从理论上讲,这项技术可以帮助即将接受癌症治疗的青春期前男童,其中约30%的人会因化疗和放疗的强烈副作用而导致不育。目前,如果这些男孩将来想要拥有亲生子女,他们别无选择。
医生可以冷冻成年男性患者的精子,但男孩在青春期前不会开始产生成熟的性细胞。在那时,身体的荷尔蒙变化会提高睾酮水平,刺激睾丸中的干细胞发育成精子。化疗和放疗会耗尽这些干细胞,导致精子数量减少和不育。
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在这项新研究中,匹兹堡大学医学院的研究人员及其同事从五只太小而无法产生精子的幼年恒河猴身上手术切除并冷冻了睾丸组织。然后对这些猕猴进行了绝育,以确保它们不育。当猴子达到青春期时,冷冻的组织被解冻并移植到最初取出该组织的同一动物的阴囊下。
八到十二个月后,科学家们从移植部位采集组织,并在实验室中从中提取精子。该组织产生了足够的精子来使 138 个卵子受精。其中,只有 16 个变成了适合植入的胚胎。研究人员将其中 11 个胚胎转移到雌性猕猴体内,结果导致一次妊娠和随后的活产。该研究结果于周四在《科学》杂志上详细介绍。
该研究的资深作者、匹兹堡大学医学院妇产科、妇科和生殖科学教授凯尔·奥维格说:“我们在实验开始时移植了零精子的组织,当我们收集移植体时,它们产生了数百万的精子。” “我们有信心,如果同样的事情发生在人体组织上,我们将有足够的精子来使卵子受精并建立妊娠。”
至于胚胎产量低的原因,奥维格说,这可能是因为该手术影响了精子质量,但也指出卵子质量和繁殖时间等其他因素也可能是罪魁祸首。通常,猕猴的繁殖期为 10 月至 5 月。奥维格和他的团队进行的前两次实验分别在繁殖季末和繁殖季初,两次尝试均未导致妊娠。研究人员在 2017 年 11 月进行的第三次尝试导致一只健康的雌性幼猴于去年 4 月出生。
美国国家儿童健康与人类发育研究所的项目官员苏珊·泰曼斯说:“挑战在于,你从非常不成熟的干细胞群开始,你必须找到能够让它们从非常未分化的状态成熟到完全成熟的精子的条件。”她没有参与这项研究,但她的机构资助了这项研究。
科学家此前曾在小鼠身上使用类似技术来产生健康的幼崽。其他研究人员也曾尝试在猴子身上冷冻和移植睾丸组织,但这些努力并未导致妊娠。西北大学生殖泌尿科医师和男性不育症专家罗伯特·布兰尼根没有参与这项工作,他说奥维格和他的团队可能之所以成功,是因为他们使用了更大的组织移植体,并且在重新植入后等待更长的时间才收获组织以获取精子。
一种针对女性的类似手术——卵巢组织冷冻和移植——已为女性癌症患者提供了几年,并已导致100 多例活产。一个已发表的案例涉及一位在青春期前冷冻了卵巢组织的女性。对于被诊断出患有癌症的女性来说,组织冷冻更为常见,因为她们可能没有时间在接受治疗前冷冻卵子。
相比之下,获取精液样本要容易得多。因此,睾丸组织冷冻在患有癌症的成年男性中非常少见。匹兹堡大学医学中心和梅奥诊所以及世界各地的一些机构目前为即将开始癌症治疗的男孩提供组织冷冻服务,以期未来的生育技术能够问世。布兰尼根说,组织提取通常与其他计划的手术同时进行,例如活检或导管植入以进行化疗。奥维格乐观地认为,移植手术将在未来几年内进入临床试验阶段。
奥维格说,尽管这项技术可以让男性儿童癌症幸存者拥有自己的亲生子女,但他们很可能必须使用辅助生殖技术,例如人工授精或体外受精。 他说,情况就是这样,因为要“连接”移植组织和男性生殖系统其余部分之间的“管道”具有挑战性。“当我们移植组织时,精子无法进入射精液中。” 因此,必须将组织从体内取出并进行解剖以释放精子。
从癌症患者身上获取组织的一个担忧是,可能会在取出睾丸组织的同时取出肿瘤细胞,然后将其移植回患者体内。对于患有某些类型癌症(如睾丸癌、白血病或淋巴瘤)的男孩,这种方法可能带来更高的风险。泰曼斯说,医生需要长期随访患者,以确保他们的癌症不会复发。在极少数情况下,患者的癌症可能会损害睾丸,以至于他无法产生精子。
另一个问题是何时应重新植入组织移植体并收获精子。奥维格说,最好在男孩十几岁时进行,而不是等到他准备要孩子时。“这样,他甚至在十几岁的时候就会知道他有精子在等待他,并且他将来能够拥有亲生孩子。”