科学者が人間の精巣細胞を3Dプリント

出典：中国科学日報

カナダのブリティッシュコロンビア大学（UBC）の科学者らは、3D技術を使って人間の精巣細胞を印刷し、精子を生成する能力があるという初期兆候を世界で初めて発見した。 UBC泌尿器科助教授ライアン・フラニガン博士が率いる研究チームは、この技術が将来、現在治療不可能な男性不妊症の男性に解決策を提供できることを期待している。

「カップルの15％が不妊症を経験しており、そのうち少なくとも半数は男性要因によるものだ」と、バンクーバー総合病院のバンクーバー前立腺センターに研究室を持つフラニガン氏は語った。私たちは 3D プリントを使用して、精巣細胞を人体の構造を模倣した特殊な構造に印刷しています。これが精子の生成を刺激する最良の方法だと考えています。フラニガン氏は、もし成功すれば、現在他に選択肢のないカップルにとって新たな不妊治療への道が開かれる可能性があると語った。
人間の精巣では、精細管と呼ばれる小さな管の中で精子が生成されます。男性不妊症の最も重篤な形態である非閉塞性無精子症 (NOA) では、尿細管構造が生成する精子の量が少ないため、射精液中に精子が見つかりません。医師は場合によっては、NOAの男性が極めて希少な精子を見つけるのを助けるために手術を行うことができるが、その手術の成功率はわずか50％だとフラニガン氏は述べた。

「残念ながら、残りの半数の患者には精子が見つからないため、選択肢がない」とフラニガン氏は述べ、こうした患者こそがチームが助けたいと願っている患者たちだ。最近の研究では、研究者らはNOA患者の精巣を生検し、そこから幹細胞を採取した。その後、細胞は培養され、精子を生成する精細管に似た中空の管状構造に培養皿上で3Dプリントされました。

印刷から12日後、研究チームは細胞が生き残っただけでなく、精子生成に関わるいくつかの特殊細胞に成長し、精原幹細胞の維持に著しい改善が見られたことを発見した。これらはいずれも精子生成能力の初期兆候である。この研究の結果は最近、「Fertility and Sterility Science」に掲載されました。

「これらの細胞が生き残り、分化を始めたという事実は、大きな節目です。まだ道のりは長いですが、私たちのチームは希望を持っています」とフラニガン氏は語った。

チームは現在、印刷した細胞を「訓練」して精子を生成させることに取り組んでいる。これを実現するために、研究者らは細胞をさまざまな栄養素や成長因子にさらし、細胞間の相互作用を促進するために細胞構造を微調整した。これらの細胞が精子を生成できるようになれば、その精子は体外受精によって卵子を受精させる可能性があり、カップルに新たな不妊治療の選択肢を提供することになる。

この研究プロジェクトでは、NOA につながる遺伝的および分子的メカニズムも明らかにされました。フラニガン氏のチームは、さまざまな単一細胞シーケンシング技術を使用して各細胞の遺伝子発現と特性を理解し、そのデータに対して計算モデルを実行して、病気の根本原因をより深く理解し、新しい治療オプションを特定しています。この作業には、UBC のコンピューターサイエンス、数学、工学の研究者やその他の国際協力を巻き込んだ、高度な共同作業アプローチも必要でした。

「不妊症にはさまざまな原因があり、それぞれのケースは個人によって異なることがわかってきています」とフラニガン氏は言う。「これを念頭に置き、私たちは個別化された精密医療のアプローチを採用しています。患者から細胞を採取し、患者固有の異常を理解し、それを3Dプリントして元々の欠陥を克服するのです。」

関連論文情報: https://doi.org/10.1016/j.xfss.2022.02.004

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