تمكن الباحثون من زراعة أنسجة أعضاء الخصية في المختبر والتي تشبه إلى حد كبير الخصية الحقيقية. يوفر هذا الإنجاز نموذجًا واعدًا للبحث الذي قد يعزز فهمنا لتطور الأعضاء ويترجم إلى تطبيقات علاجية للعقم عند الذكور.
العضوانيات هي أعضاء مصغرة ثلاثية الأبعاد يتم زراعتها في المختبر، وهي مشتقة في المقام الأول من الخلايا الجذعية، وتفتح طرقًا جديدة لمحاكاة نماذج الأعضاء، بما في ذلك دراسة الحالات المرضية واختبار الأدوية العلاجية. على مدى العقد الماضي، رأينا أدمغة وقلوبًا ورئتين ومعدة وقولونًا مصغرة تستمر في الزيادة من حيث التعقيد والوظائف. ومع ذلك، لا يوجد حاليًا أي عضويات تحاكي الخصيتين.
غير الباحثون في جامعة بار إيلان الإسرائيلية ذلك من خلال زراعة أنسجة الخصية (وهو ما تعنيه الخصية الواحدة) من خلايا الفئران حديثة الولادة وتوليد بنية مشابهة للخصية الحقيقية.
وقال نيتسان جونين، المؤلف المقابل للدراسة: "تعد الخصية الاصطناعية نموذجًا واعدًا للأبحاث الأساسية حول تطور الخصية ووظيفتها، والتي يمكن ترجمتها إلى تطبيقات لعلاج اضطرابات النمو الجنسي والعقم".
يمكن أن يؤدي الخلل في نمو الخصية إلى اضطرابات التطور الجنسي (DSDs)، المعروفة اليوم باسم ثنائية الجنس، وهي مجموعة من الاضطرابات النادرة التي تشمل الجينات والهرمونات والأعضاء التناسلية، بما في ذلك الأعضاء التناسلية. قد تؤدي اضطرابات النمو أيضًا إلى العقم عند الذكور، ولا تزال الآليات الجينية والبيئية الكامنة وراء ذلك غير مفهومة جيدًا.
بدأ الباحثون بخصيتي الفأر حديث الولادة بدلاً من الخصيتين الجنينيتين. تحتوي الخصية الجنينية على عدد أقل من خلايا الخصية المتاحة من الخصيتين حديثي الولادة. تمت هندسة الفئران المستخدمة في الدراسة وراثيا حتى يتمكن الباحثون من تتبع وجود وحالة خلايا سيرتولي، والتي تعتبر ضرورية لتكوين الخصية وإنتاج الحيوانات المنوية وتطورها (تكوين الحيوانات المنوية).
حصد الباحثون خصيتين كاملتين من فئران عمرها من أربعة إلى سبعة أيام؛ تم فصل خلايا الخصية غير الناضجة إلى خلايا مفردة وإعادة تشكيلها على وسائط الثقافة التي تحتوي على عوامل موجودة عادة في الخصيتين. يستخدم الباحثون نظام الثقافة ثلاثي الأبعاد لدعم تكوين وصيانة عضوي الخصية بشكل أفضل. وبحلول اليوم التالي، شكلت الخلايا أنسجة واضحة تشبه الأعضاء، واستمرت في النمو على مدار تسعة أسابيع حتى انهارت.
تتكون الخصية من جزأين رئيسيين: حبل الخصية (الذي يصبح فيما بعد الأنابيب المنوية التي تنتج الحيوانات المنوية) والمنطقة الخلالية (منطقة الدعم الميكانيكي للأنابيب المنوية ومنطقة إنتاج هرمون التستوستيرون). كلاهما يحتوي على أنواع محددة من الخلايا. بعد 21 يومًا، احتوت أنسجة العضو على جميع أنواع خلايا الخصية الرئيسية، بما في ذلك خلايا سيرتولي، وتم تنظيمها بطريقة تشبه إلى حد كبير الخصية الحقيقية. تشكل خلايا سيرتولي العديد من الهياكل الأنبوبية المشابهة للأنابيب المنوية.
على الرغم من أنه من الملائم نسبيًا استخدام الخلايا حديثة الولادة المأخوذة من الفئران حديثة الولادة لإنشاء أنسجة أعضاء الخصية، إلا أن الباحثين حاولوا استخدام الخلايا الجنينية، التي يجب حصادها من إناث الفئران الحوامل. هذا هو تفكيرهم: الخلايا الوليدية ذات استخدام محدود لأن العديد من الأمراض المتعلقة بتطور الخصية واختلال وظائفها تحدث خلال المرحلة الجنينية. وباستخدام نفس التقنية، نجحوا في زراعة أنسجة أعضاء الخصية من خلايا الفئران الجنينية، مع بنية أنبوبية أكثر وضوحًا من أنسجة الأعضاء المزروعة من الخلايا الوليدية. وعندما حاول الباحثون استخدام خلايا الخصية البالغة، لم يتمكنوا من تكوين عضيات.
على الرغم من أن أنسجة الخصية تفشل في إنتاج الحيوانات المنوية، إلا أن هناك علامات تشير إلى إمكانية ذلك. عملية تكوين الحيوانات المنوية هي عملية طويلة. تخضع الخلايا الجذعية للحيوانات المنوية للانقسام الاختزالي (الانقسام الخلوي) لتكوين خلايا منوية، والتي تتطور بعد ذلك إلى حيوانات منوية ناضجة. ووجد الباحثون أن التعبير المنخفض المستوى عن علامات الانقسام الاختزالي في أنسجة الأعضاء يبدو أنه يعتمد على الوقت، بشكل أساسي بين اليوم 21 و42، مما قد يشير إلى وجود أعداد صغيرة من الحيوانات المنوية الناضجة تمامًا في مراحل لاحقة من زراعة أنسجة الأعضاء.
تشبه أنسجة العضو الخصيتين الحقيقيتين إلى حد كبير، مما يعني أنه يمكن استخدامها لتعزيز فهمنا لآليات تحديد الجنس وتقديم حلول لعقم الرجال.
وفي المستقبل، يخطط الباحثون لاستخدام عينات بشرية لإنتاج الأعضاء العضوية. على سبيل المثال، يمكن للعضويات الخصية المصنوعة من الخلايا البشرية أن تساعد الأطفال الذين يخضعون لعلاج السرطان الذي يضعف قدرتهم على إنتاج الحيوانات المنوية الوظيفية. إنهم يتصورون حصاد خلايا الحيوانات المنوية غير الناضجة وتجميدها لاستخدامها في تكوين عضويات خصبة للحيوانات المنوية.
ونشر البحث في المجلة الدولية للعلوم البيولوجية.