Клетки яичек крысы производят жизнеспособные сперматозоиды после 23 лет заморозки

Рак у детей лечится все успешнее, но у мальчиков терапия зачастую приводит к бесплодию или недостаточной фертильности в будущем. У таких пациентов перед лечением берут образец ткани яичка со сперматогониальными стволовыми клетки (ССК) и замораживают его. Предполагается, что в будущем технологии позволят разморозить и повторно ввести эти стволовые клетки в яички, чтобы восстановить сперматогенез.

ССК дифференцируются во все типы половых клеток, включая зрелые сперматозоиды, и после трансплантации могут возобновлять сперматогенез в бесплодном яичке. Авторы нового исследования хотели выяснить, как долго замороженные ССК остаются жизнеспособными. Для этого они изучили клетки крысы, которые были заморожены в их лаборатории более 23 лет назад.

С помощью РНК-секвенирования единичных клеток исследователи сравнили давно замороженные ССК с замороженными на несколько месяцев и свежесобранными клетками. Все клетки принадлежали особям из одной колонии крыс, живущей в лаборатории несколько десятилетий. Транскриптомы клеток после долговременной и краткосрочной заморозки были похожи между собой, но отличались от транскриптомов свежих клеток. Изменения в экспрессии были связаны с повреждением и шоком клеток после заморозки. Кроме того, среди длительно замороженных клеток было больше недифференцированных.

Затем эти клетки ученые трансплантировали мышам-реципиентам. Оказалось, что все клетки способны колонизировать яички мышей и дифференцироваться во все типы зародышевых клеток. Длительно замороженные клетки образовали значительно меньше колоний — это значит, что выжили не все клетки или они теряли способность к колонизации после долгой заморозки. Зрелых сперматозоидов такие клетки также генерировали меньше.

По сравнению со свежевыделенными клетками или клетками, которые были в заморозке не так долго, длительно замороженные клетки дифференцируются менее эффективно и производят меньше сперматид, из которых затем получаются сперматозоиды.

Еще одно РНК-секвенирование ученые провели уже после трансплантации. Различия в экспрессии генов в клетках, подвергшихся кратковременной и длительной заморозке, стали более выраженными.

Авторы отмечают, что продолжительность замораживания может сильно повлиять на способность клеток к дифференцировке, но это становится понятно только после того, как ткань начинает регенерировать. Перед любым клиническим использованием клеток после криоконсервации необходимо тщательно исследовать их жизнеспособность и фертильность, чтобы реимплантация не прошла зря.

Однако факт, что ССК вообще сохраняют жизнеспособность спустя столько лет заморозки, очень важен и может помочь сохранить фертильность мальчиков препубертатного возраста, лечившихся от рака.