Článek
Podle studie publikované v International Journal of Biological Sciences, univerzitou Bar-Ilan, organoidy, neboli 3D miniorgány vypěstované v laboratoři, vytvořené převážně z kmenových buněk, otevřely nové způsoby modelování orgánů, včetně možností výzkumu chorobných stavů a testování terapeutických látek.
Během posledního desetiletí jsme viděli miniaturní mozky, srdce, plíce, žaludky a tlusté střevo, jejichž složitost a funkčnost se zvýšila. V současné době však neexistuje žádný organoid pro modelování varlat.
Vědci z Bar-Ilanské univerzity v Izraeli to změnili tím, že pěstují organoidy varlat (to je slovo pro jediné varle) z buněk neonatálních myší, které vytvářejí struktury připomínající varlata ve skutečném životě.
Umělá varlata jsou slibným modelem pro základní výzkum vývoje a funkce varlat, který lze převést do terapeutických aplikací pro poruchy sexuálního vývoje a neplodnosti.
Dysfunkční vývoj varlat může způsobit poruchy vývoje pohlaví (DSD), v dnešní době častěji označované jako intersex, což je skupina vzácných stavů zahrnujících geny, hormony a reprodukční orgány, včetně genitálií. Dysfunkční vývoj může také přispět k mužské neplodnosti, což je stav, kdy je málo známo o genetických a environmentálních mechanismech, které jsou jeho základem.
Myši použité ve studii byly geneticky upraveny, aby umožnily výzkumníkům sledovat přítomnost a stav Sertoliho buněk, které jsou nezbytné pro tvorbu varlat a produkci a vývoj spermií (spermatogenezi).
U čtyř až sedmidenních myší byla odebrána celá varlata; nezralé testikulární buňky byly disociovány na jednotlivé buňky a znovu sestaveny na kultivačním médiu obsahujícím faktory normálně přítomné ve varlatech. Vědci použili 3D kultivační systém pro podporu lepší tvorby a udržování varlat organoidů. Do druhého dne buňky vytvořily jasné organoidy a pokračovaly v růstu po dobu devíti týdnů, kdy se zhroutily.
Varlata se skládají ze dvou hlavních oddílů: provazce varlat, které se později stanou semenotvornými tubuly produkujícími spermie, a intersticiální oblastí, mechanickou podporou semenotvorných tubulů a producent testosteronu. Oba obsahují specifické typy buněk. Po 21 dnech obsahovaly organoidy všechny hlavní typy testikulárních buněk, včetně Sertoliho buněk, organizované způsobem, který se velmi podobal skutečným varlatům. Sertoliho buňky vytvořily četné tubulární struktury podobné semenotvorným kanálkům.
Navzdory relativnímu pohodlí při vytváření testikulárních organoidů pomocí neonatálních buněk odebraných z novorozených myší se výzkumníci pokusili použít embryonální buňky, které bylo třeba získat od březích samic. Jejich myšlení bylo toto: Novorozenecké buňky mají omezené využití, protože mnoho poruch souvisejících s vývojem varlat a dysfunkcí se vyskytuje v embryonálním stadiu. Pomocí stejné techniky úspěšně vypěstovali testikulární organoidy z embryonálních myších buněk s lépe definovanými tubulárními strukturami než organoidy odvozené z neonatálních buněk. Když se vědci pokusili použít buňky dospělých varlat, organoid vytvořit nedokázali.
Zatímco organoidy varlat nedokázaly produkovat spermie, objevily se známky naznačující, že by to mohlo být možné. Spermatogeneze je zdlouhavý proces, kdy kmenové buňky spermií podléhají dělení buněk za vzniku spermatid, které se vyvinou ve zralé spermie. Výzkumníci zjistili nízkou úroveň exprese markerů dělení buněk v organoidech, která se zdála být časově závislá, většinou mezi 21. a 42. dnem, což může naznačovat existenci malého množství plně zralých spermií v pozdějších fázích organoidní kultury.
Blízká podobnost organoidů se skutečnými varlaty znamená, že mohou být použity k lepšímu pochopení mechanismů zapojených do určování pohlaví a poskytují řešení pro mužskou neplodnost.
V budoucnu vědci plánují vyrábět organoidy pomocí lidských vzorků. Organoid varlat vyrobený z lidských buněk by mohl například pomoci dětem léčeným na rakovinu, která může narušit jejich schopnost produkovat funkční spermie. Předpokládají sběr nezralých spermií, které jsou zmrazené a později použité k vytvoření plodného organoidu produkujícího spermie.
