Wetenschappers van de University of British Columbia ontdekken hoe je kunt 3D-printen

In een paar wereldprimeurs hebben wetenschappers van de University of British Columbia menselijke testikelcellen in 3D geprint en de meest veelbelovende vroege tekenen van spermaproducerende capaciteiten geïdentificeerd.

Onderzoekers onder leiding van University of British Columbia Associate Professor of Urology Dr. Ryan FlaniganIk hoop dat deze technologie ooit een oplossing zal bieden voor mensen met vormen van mannelijke onvruchtbaarheid die momenteel niet te genezen zijn.

“Onvruchtbaarheid treft 15 procent van de paren, en in ten minste de helft van die gevallen zijn mannelijke factoren een oorzaak”, zegt Dr. Flanigan, wiens laboratorium is gevestigd in het Vancouver Prostate Center in het Vancouver General Hospital.

“We zijn deze cellen aan het 3D-printen in een zeer specifieke structuur die de menselijke anatomie nabootst, wat volgens ons de beste manier is om de spermaproductie te stimuleren. Als dit lukt, zou dit de deur kunnen openen naar nieuwe vruchtbaarheidsbehandelingen voor paren die momenteel geen andere opties hebben. “

Binnen de menselijke testikels wordt sperma geproduceerd door kleine buisjes die bekend staan ​​​​als seminiferous tubuli. Bij de meest ernstige vorm van mannelijke onvruchtbaarheid, bekend als niet-obstructieve azoöspermie (NOA), is er geen sperma in het ejaculaat als gevolg van verminderde spermaproductie in deze structuren.

Terwijl in sommige gevallen artsen NOA-patiënten kunnen helpen met een operatie om uiterst zeldzaam sperma te vinden, zegt Dr. Flanigan dat de procedure slechts ongeveer de helft van de tijd succesvol is.

“Helaas, voor de andere helft van deze individuen hebben ze geen opties omdat we hun sperma niet kunnen vinden.”

Dit zijn de patiënten die het team van Dr. Flanigan hoopt te helpen.

In de laatste studie voerden onderzoekers een biopsie uit om stamcellen te verzamelen uit de testikels van een patiënt met NOA. De cellen werden vervolgens gekweekt en 3D geprint op een petrischaaltje in een holle buisvormige structuur vergelijkbaar met de seminiferous tubuli die sperma produceren.

Twaalf dagen na het afdrukken ontdekte het team dat de cellen het overleefden. Niet alleen dat, ze zijn uitgegroeid tot veel van de gespecialiseerde cellen die betrokken zijn bij de productie van sperma en hebben een aanzienlijk verbeterd onderhoud van spermastamcellen laten zien – beide vroege tekenen van spermaproducerende capaciteiten. De resultaten van het onderzoek zijn onlangs gepubliceerd in Vruchtbaarheidswetenschap en steriliteit.

“Het is een enorme mijlpaal om deze cellen te zien leven en beginnen te differentiëren. We hebben nog een lange weg te gaan, maar dat maakt ons team erg optimistisch”, zei Dr. Flanigan.

Het team werkt nu aan het “trainen” van de afgedrukte cellen om sperma te produceren. Om dit te doen, zouden ze de cellen blootstellen aan verschillende voedingsstoffen en groeifactoren en de structurele rangschikking aanpassen om cel-tot-cel interactie te vergemakkelijken.

Als ze de cellen ertoe kunnen brengen sperma te produceren, kan dat sperma mogelijk worden gebruikt om een ​​eicel te bevruchten via in-vitrofertilisatie, wat een nieuwe optie voor vruchtbaarheidsbehandelingen voor paren biedt.

Het onderzoeksprogramma van Dr. Flanigan heeft ook licht geworpen op de genetische en moleculaire mechanismen die bijdragen aan NOA. Ze gebruikten verschillende eencellige sequencing-technieken om genexpressie en cel-voor-cel-kenmerken te begrijpen, en pasten vervolgens computationele modellering van deze gegevens toe om de grondoorzaken van de aandoening beter te begrijpen en nieuwe behandelingsopties te identificeren. Het werk is grotendeels in samenwerking geweest, waarbij onderzoekers van UBC zijn betrokken in computerwetenschappen, wiskunde en techniek, evenals internationale samenwerkingen.

“Steeds meer leren we dat er waarschijnlijk veel verschillende oorzaken van onvruchtbaarheid zijn en dat elk geval zeer patiëntspecifiek is”, zei Dr. Flanigan. “Met dit in gedachten, hanteren we een persoonlijke en rigoureuze benadering van geneeskunde – we nemen cellen van de patiënt, proberen de defecten te begrijpen die uniek zijn voor hen, en dan 3D-printen en ondersteunen we de cellen op manieren die de oorspronkelijke tekortkomingen overwinnen. ”