Как мужчины непрерывно производят сперму — и как это открытие может помочь в лечении бесплодия

Производство спермы (сперматогенез) у здоровых мужчин генерирует более 1000 сперматозоидов в секунду. Эта продуктивность частично обеспечивается особым типом клеток — стволовыми клетками сперматогониев. Именно их долголетие позволило многим знаменитостям, включая Роберта Де Ниро и Пабло Пикассо, стать отцами после 65 лет.

Однако стволовые клетки сперматогониев у человека изучены недостаточно, а попытки их культивирования в лаборатории для клинических целей имели ограниченный успех. В исследовании, опубликованном 5 февраля 2019 года в Cell Reports, учёные из Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего использовали метод single-cell RNA sequencing, чтобы получить более чёткую картину этих клеток и процесса формирования спермы. Они также разработали инструменты для лучшей изоляции этих стволовых клеток.

Это достижение, по словам исследователей, открывает возможность разработки трансплантации стволовых клеток сперматогониев для лечения мужского бесплодия, которое затрагивает более 100 миллионов мужчин во всём мире.

Single-cell RNA sequencing определяет активность сотен генов в геномах отдельных клеток. Применяя этот подход к ткани яичка, учёные выявили множество различных стадий клеток-предшественников сперматозоидов в человеческих тестикулах.

В яичках взрослых мужчин исследователи идентифицировали несколько подтипов клеток, которые, вероятно, включают стволовые клетки сперматогониев. Они также обнаружили клетки с характеристиками таких стволовых клеток у новорождённых.

"Учитывая, что стволовые клетки сперматогониев не нужны для производства спермы до полового созревания, это открытие у новорождённых поднимает вопрос о возможных неизвестных функциях этих клеток у младенцев и маленьких детей", — сказал старший автор Майлс Уилкинсон.

Исследование также выявило множество уникальных молекул — биомаркеров, — которые определяют стволовые клетки сперматогониев. Эти биомаркеры, обнаруженные с помощью специфических антител, позволили эффективно выделять человеческие стволовые клетки сперматогониев.

Команда Уилкинсона также определила гены, активные в других клетках, которые поддерживают стволовые клетки сперматогониев. Это открытие может помочь разработать белковые коктейли, стимулирующие пролиферацию этих клеток в лаборатории, и получить их в количестве, достаточном для клинического применения.

"Это было доказательство принципа для будущих клинических исследований по использованию терапии стволовыми клетками сперматогониев для лечения мужского бесплодия, в том числе у пациентов, ставших бесплодными из-за химиотерапии", — отметил Уилкинсон.