Células-tronco de esperma humano cultivadas em laboratório: um primeiro passo para o tratamento da infertilidade

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A infertilidade afeta um em cada sete homens em idade reprodutiva no mundo inteiro. Uma ideia para tratar a esterilidade masculina é a terapia com células-tronco espermatogoniais (SSC). Nesta abordagem, as células-tronco de esperma no testículo são transferidas para um tubo de ensaio, cultivadas e empurradas para se tornarem espermatogônios de pleno direito. Entretanto, um gargalo chave tem sido a identificação das condições certas para que as células-tronco humanas possam crescer no laboratório. Tem havido muitas tentativas, mas na maioria dos casos relatados não ficou claro se as células sendo cultivadas eram realmente SSCs, e nenhum método publicado anteriormente é usado rotineiramente.

By applying an inhibitor of the molecule AKT, UC San Diego researchers are able to favor the culture of human spermatogonial stem cells in the lab, a first step toward lab-produced sperm as a treatment for male infertility. Credit: Vishaala Wilkinson

Pesquisadores da Faculdade de Medicina da Universidade da Califórnia em San Diego desenvolveram agora um método confiável para cultivar células com as características de CSCs humanas. Seu trabalho é publicado na edição de 13 de julho de 2020 do Proceedings of the National Academy of Sciences.

“Pensamos que nossa abordagem – que é apoiada por várias técnicas, incluindo a análise de sequenciamento de RNA de célula única – é um passo significativo para trazer a terapia SSC para a clínica”, disse o autor sênior Miles Wilkinson, Ph.D., distinto professor do Departamento de Obstetrícia, Ginecologia e Ciências Reprodutivas da Faculdade de Medicina da UC San Diego.

Os SSCs são o que torna possível aos homens serem pais de filhos com mais de 65 anos de idade. Estas células especializadas continuamente se auto-renovam, fazendo mais SSCs, e se desenvolvem em espermatozoides tão proliferantemente que os homens (e algumas pessoas transgênero, não-binário e fluido de gênero) produzem mais de 1.000 novos espermatozoides a cada poucos segundos.

O progresso no campo tem sido dificultado pelo fato de ser extremamente difícil distinguir as CSCs de outras células nos testículos. Foi um grande avanço quando vários laboratórios, incluindo a equipe Wilkinson, utilizaram recentemente uma técnica chamada sequenciamento de RNA de célula única para definir as prováveis características moleculares específicas das CSCs humanas.

Em seu último esforço, a equipe Wilkinson usou suas informações de seqüenciamento de RNA unicelular para purificar o que ela pensava que poderiam ser SSCs humanas. Usando um método chamado transplante de células germinativas, ele mostrou que as células que purificou eram de fato altamente enriquecidas em CSCs humanas. A equipe então reuniu o perfil dos genes expressos nestes CSCs humanos para fazer suposições sobre as condições que melhor poderiam suportar seu crescimento no laboratório. Usando mais de 30 biópsias de testículos humanos, os pesquisadores determinaram exatamente as condições necessárias para a cultura de células germinativas imaturas com as características das SSCs.

O ingrediente-chave foi um inibidor da via AKT, um sistema celular que controla a divisão celular e a sobrevivência. A equipe Wilkinson determinou que a inibição de AKT mantém as SSCs humanas, inibindo o desenvolvimento de precursores de espermatozóides de estágio posterior. Vários inibidores de AKT são usados atualmente para tratar o câncer.

Com essa abordagem, os pesquisadores puderam favorecer a cultura de células humanas com as características moleculares das SSCs por duas a quatro semanas.

“Em seguida, nosso principal objetivo é aprender como manter e expandir as CSCs humanas por mais tempo para que possam ser clinicamente úteis”, disse Wilkinson.

Referências:

https://phys.org/news/2020-07-human-sperm-stem-cells-grown.html

Kun Tan el al., “Transcriptome profiling reveals signaling conditions dictating human spermatogonia fate in vitro,” PNAS (2020). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.2000362117

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