Foto Bar Ilan Universiteit
De testis is verantwoordelijk voor de spermaproductie en de synthese van testosteron. Afwijkingen in de ontwikkeling en functie van de testis leiden tot stoornissen in de geslachtsontwikkeling (DSD) en mannelijke onvruchtbaarheid. Momenteel bestaat er geen in vitro systeem voor het modelleren van de testis.
Dr. Nitzan Gonen, een onderzoeker gespecialiseerd in het proces van foetale geslachtsbepaling, is er samen met onderzoekstudenten Aviya Stopel, Cheli Lev en Stav Dahari in geslaagd ‘laboratoriumtestikels’ te creëren die het begrip van de mechanismen die betrokken zijn bij geslachtsbepaling aanzienlijk kunnen bevorderen. oplossingen bieden voor mannelijke onvruchtbaarheid, waar één op de twaalf mannen wereldwijd last van heeft.
De kunstmatige testikels die worden geproduceerd in het laboratorium van Dr. Gonen aan de Goodman Faculteit voor Levenswetenschappen en het Instituut voor Nanotechnologie en Geavanceerde Materialen aan de Bar-Ilan Universiteit, zijn testisorganoïden – kleine, kunstmatige orgaantjes geproduceerd uit echte muizentestis. De ontwikkeling van organoïden is de afgelopen tien jaar enorm vooruitgegaan, met het besef dat tweedimensionale cellulaire monsters in vitro het gedrag van een heel orgaan niet kunnen nabootsen. Tegenwoordig zijn er al organoïden van de hersenen, nieren, darmen en andere organen geproduceerd. De testiculaire organoïden gemaakt door de groep van Gonen simuleren nauwgezet een natuurlijke testikel.
De kunstmatige testikels werden gekweekt uit onrijpe testiscellen die waren bemonsterd bij neonatale muizen. Het onderzoeksteam realiseerde zich dat de procedure een succes was toen ze tubulusachtige structuren en cellulaire organisatie identificeerden die sterk leken op die van de in vivo testis. Deze buisvormige structuren lopen parallel met de meerdere tubuli seminiferi die aanwezig zijn in de natuurlijke zaadbal, waar het sperma wordt geproduceerd.
De organoïden werden met succes negen weken in vitro gekweekt. Dit wordt als een lange periode beschouwd en kan in theorie voldoende tijd zijn om het proces van spermaproductie en hormoonafscheiding te voltooien. Bij muizen duurt dit 34 dagen, dus vanwege de relatief lange levensduur van de organoïden kunnen deze processen in vitro plaatsvinden. Dr. Gonen weet nog niet of het bestaande model daadwerkelijk spermacellen zal produceren, maar het laboratoriumteam heeft al tekenen opgemerkt van het begin van de meiose, een proces waarbij gameten worden geproduceerd. Gameten zijn voortplantingscellen, in dit geval spermacellen met de helft van het aantal chromosomen als bij een normale cel, die "wachten" op de voltooiing van de andere helft van een andere gameet, in dit geval een eicel, bij bevruchting.
Organoïden lijken meestal op organen in het embryonale stadium. In dit geval creëerden de onderzoekers omstandigheden waardoor de organoïde in het laboratorium kon rijpen en toonden ze aan dat zelfs testikels gekweekt uit embryonale cellen heldere spermabuizen kunnen ontwikkelen en laten groeien. Het team slaagde er niet in om organoïden te kweken uit de testis van volwassen muizen.
“Kunstmatige testikels zijn een veelbelovend model voor fundamenteel onderzoek naar de ontwikkeling en functie van de testikels, wat kan worden vertaald in therapeutische toepassingen voor aandoeningen van seksuele ontwikkeling en onvruchtbaarheid”, legt Dr. Gonen uit. In de toekomst is ze van plan organoïden te produceren met behulp van menselijke monsters. Een uit menselijke cellen geproduceerde testis zou bijvoorbeeld kinderen kunnen helpen die voor kanker worden behandeld, wat hun vermogen om functioneel sperma te produceren kan aantasten. Omdat kinderen te jong zijn om hun eigen sperma te produceren, kunnen deze monsters worden ingevroren en in de toekomst worden gebruikt om kinderen te krijgen. De visie van Gonen is om teelballenorganoïden te kweken uit biopsieën van kinderen met kanker en hopelijk in vitro vruchtbaar sperma te laten groeien.
De bevindingen van deze studie zijn onlangs gepubliceerd in het International Journal of Biological Sciences.
