科學(xué)家3D打印出人類睪丸細胞

來源：中國科學(xué)報

加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)（UBC）的科學(xué)家利用3D技術(shù)打印出人類睪丸細胞，并發(fā)現(xiàn)其有希望產(chǎn)生精子的早期跡象，這在世界上尚屬首次。由UBC泌尿外科助理教授Ryan Flannigan博士領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊希望，有朝一日，這項技術(shù)能為目前無法治療的男性不育癥患者提供了解決方案。

“15%的夫婦患有不孕癥，其中至少有一半是男性因素造成的?！盕lannigan說，其實驗室設(shè)立在溫哥華總醫(yī)院的溫哥華前列腺中心。我們正在用3D打印技術(shù)將睪丸細胞打印到一個模仿人體解剖結(jié)構(gòu)的特殊結(jié)構(gòu)中，我們認為這是刺激精子生成的最佳方法。”Flannigan說，如果成功，這將為那些目前沒有其他選擇的夫婦開啟新的生育治療之門。

在人類睪丸內(nèi)，精子是由被稱為細精管的小管產(chǎn)生。在最嚴重的男性不育癥——非梗阻性無精子癥（NOA）中，由于這些小管結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的精子減少，因此在射精中沒有發(fā)現(xiàn)精子。雖然在某些情況下，醫(yī)生可以通過手術(shù)幫助NOA患者找到極為罕見的精子，但Flannigan表示，這種手術(shù)只有一半的成功率。

“不幸的是，對于另一半患者來說，他們沒有任何選擇，因為我們無法為他們找到精子?！盕lannigan稱，而這些就是他們團隊希望幫助的患者。在最近的研究中，研究人員對一名NOA患者的睪丸進行了活檢并從中收集了干細胞。然后將這些細胞培養(yǎng)起來，并在培養(yǎng)皿上3D打印成一個中空的管狀結(jié)構(gòu)，類似于能產(chǎn)生精子的細精管。

打印12天后，研究小組發(fā)現(xiàn)這些細胞不僅存活了下來，還成長為參與精子生產(chǎn)的幾種特化細胞，并在精原干細胞維護方面有明顯改善——這都是精子生產(chǎn)能力的早期跡象。這項研究的結(jié)果最近發(fā)表于《生育與不育科學(xué)》。

“這些細胞存活下來并開始分化，是一個巨大的里程碑。雖然后面還有很長的路要走，但這讓我們團隊充滿希望?！盕lannigan說。

該團隊目前正致力于“訓(xùn)練”打印出來的細胞產(chǎn)生精子。為了做到這一點，他們將細胞暴露在不同的營養(yǎng)物質(zhì)和生長因子中，并微調(diào)其結(jié)構(gòu)安排，以促進細胞間的相互作用如果能讓這些細胞產(chǎn)生精子，那這些精子就有可能通過體外受精使卵子受精，為夫婦提供一種新的生育治療選擇。

該研究項目也揭示了導(dǎo)致NOA的遺傳和分子機制。Flannigan團隊一直在使用各種單細胞測序技術(shù)來了解每個細胞的基因表達和特征，然后對這些數(shù)據(jù)進行計算模型，從而更好地理解疾病的根本原因，并確定新的治療方案。這項工作還需要高度協(xié)作，涉及計算機科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程領(lǐng)域的UBC研究人員以及其他國際合作。

“我們越來越多地了解到，不孕癥可能有許多不同原因造成，而且每一個病例都因人而異?！盕lannigan說，“考慮到這一點，我們正在采取一種個性化、精確的醫(yī)學(xué)方法——從患者身上提取細胞，試圖了解其特有的異常情況，然后用3D打印的方式加以支持，以克服這些原始缺陷?！?br />
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.xfss.2022.02.004