许多儿童在性成熟之前可能就会患上癌症等疾病,在治疗过程中他们需要经历大量的放疗和化疗。这些男孩在疾病被治愈后,有30%的会因为药物或辐射损伤造成生殖力丧失。就目前的医学水平来说,这近三分之一的男性没有办法获得遗传学上属于自己的孩子。
如果能够在治疗前将睾丸组织冷冻,成年后再移植回去就能避免这一情况发生,今天发表在Science上的一项研究,成功地用冷冻睾丸组织获得了一只新生猕猴,为随后的人类试验开启了大门。
通常来说,男性在进入青春期后身体的激素会出现显著变化,而性特征发育中最重要的睾酮将会显著升高。睾丸组织中的干细胞接受到激素信号后,会开始分化成精子。
如果是成年男性罹患癌症而又没有生育后代,医生通常可以在治疗之前将精子取出进行冷冻,再通过人工授精的方式来获得后代。但对于儿童来说,睾丸还没有开始分泌精子,如果这时病患并接受了对身体副作用很大的放化疗,睾丸的这部分干细胞可能会丢失,这样成年后会造成精子数量过低甚至绝育。
在今天发表在Science上的论文,来自匹茨堡大学医学院的研究人员开发出了一种新方法,或许能够解决男性儿童所面临的困境。他们利用手术将5只幼年猕猴的睾丸组织移除并进行冷冻,因为猕猴还未成年,冷冻前这些睾丸组织都是不含精子的。随后,研究人员继续培养这些猕猴,等它们到达青春期后,再将冷冻的睾丸组织移植回对应的猕猴体内。
在移植8-12月后,研究人员便能够从这些猕猴移植的睾丸组织中获取成熟的精子。其产生的精子量非常充足,在体外研究人员将获取的精子与138颗卵细胞进行了人工受精,其中有16颗受精卵最后生长成了适合孕育的胚胎。最后研究人员将其中活力最好的11颗放置在了代孕母猴体内,成功地获得了1只新生猕猴。
对于11个代孕胚胎中最后只有1只猕猴成功出生的结果,Orwig认为是实验操作过程中某些步骤影响到了精子质量,当然也不排除卵细胞质量和受孕时间等其他因素对生育过程造成了负面影响。值得一提的是,前两批失败的实验完成时间都在猕猴繁殖期开始之前或者之后,而成功受孕的这一只,完成时间刚好在猕猴繁殖期间,这预示着何时从移植组织上获取精子以及受精对怀孕成功率影响很大。
其实冷冻睾丸组织这一名词在专业领域早已出现,早在2014年,日本横滨市立大学的Takehiko Ogawa团队就在首次在小鼠中实现了冷冻睾丸组织移植,并同样用获得的精子孕育出了小鼠后代。在这之后,一直有科学家尝试在与人类亲缘关系更近的猴子模型中重现实验结果,但是都没有成功获得新生猴,甚至代孕猴都无法怀孕。
美国西北大学的男性生殖领域专家Robert Brannigan认为,Orwig的实验之所以能够成功是因为他移植过程使用的睾丸组织块更长,并且给予了其足够的时间生长成熟,而没有急于从中获得精子进行移植。
相比于男性才刚刚在猴子模型上出现突破,女性可能会相对幸运一些。截至2018年9月,美国圣路易斯生殖中心已经有108名6-35岁的女性接受了卵巢组织冷冻,这些女性都患有白血病或者其他癌症,需要接受放疗和化疗。在儿童组中,有13名患者年满18岁后将卵巢组织移植回了身体。平均5个月后,这些女性患者体内的移植卵巢都恢复了正常功能。移植的冷冻卵巢组织平均能够维持5年,并且10名移植者都有过怀孕经历。
目前,匹茨堡大学医学中心以及梅奥医学中心是为数不多可以提供人类睾丸组织冷冻的地点,但也仅仅还只局限于冻存,而非移植,并且这些冷冻的组织都是男童在进行化疗之前取下的。科学家和医生正在等待该技术的发展成熟,这样在未来就可以实现人类冷冻睾丸组织移植,并让男性以此种方式孕育出新生儿。Orwig对该技术的发展前景很乐观,他认为过几年就会开展冷冻睾丸组织移植的临床试验。