Erhaltung der Fruchtbarkeit bei präpubertären Jungen: Ein experimenteller Ansatz

Da sich die Behandlungspläne für onkologische Krebserkrankungen bei Kindern verbessert haben, treten immer mehr Überlebende in das gebärfähige Alter ein. Da Gonadenschäden eine relativ häufige und unglückliche Folge der Behandlungen zur Heilung von Krebs bei Kindern sowie bestimmten hämatologischen Erkrankungen und Immundefekten sind, ist die Aufrechterhaltung der Fruchtbarkeit im Hinblick auf die langfristige Lebensqualität dieser Überlebenden äußerst wichtig. Es muss berücksichtigt werden, ob die Fruchtbarkeit eines Kindes durch seine Behandlung beeinträchtigt werden könnte. Idealerweise sollte dies vor Beginn der Therapie erfolgen, wenn eine Gelegenheit besteht, das zukünftige Fortpflanzungspotenzial des Patienten zu erhalten. Entwicklungen im Bereich der Samenbank und der Reproduktionstechnologien haben es ermöglicht, praktikable Optionen zur Erhaltung der Fruchtbarkeit für pubertäre Männer anzubieten, die sich einer Krebstherapie unterziehen. Pubertierende Männer können vor Beginn einer Gonadotoxizitätstherapie eine Samenprobe entnehmen und die Spermien für die zukünftige Verwendung kryokonservieren. Da bei den derzeitigen Methoden der Eizellenbefruchtung nur ein bewegliches Spermium zum Einsatz kommen kann, hat sich diese Methode auch dann als erfolgreich erwiesen, wenn die Anzahl der eingefrorenen Spermien gering ist. Leider stellen präpubertäre Männer eine besondere Herausforderung für die Erhaltung der Fruchtbarkeit dar. Diese Jungen können durch Masturbation kein Sperma für die Kryokonservierung produzieren. Sie haben auch keine reifen Spermien. Obwohl der präpubertäre Hoden keine reifen Spermien produziert, enthält er die diploiden Stammkeimzellen, aus denen haploide Spermien entstehen. Für diese gefährdeten präpubertären Jungen sowie für pubertäre Jungen, die möglicherweise nicht in der Lage sind, eine Samenbank einzurichten, ist die Verwendung von kryokonserviertem Hodengewebe ein neuer und ermutigender Ansatz. Während in der Tierforschung auf diesem Gebiet große Fortschritte erzielt wurden, ist der Einsatz der Kryokonservierung von Hodengewebe beim Menschen noch experimentell. Wenn präpubertäres Hodengewebe gewonnen und vor Beginn einer gonadotoxischen Therapie eingelagert werden könnte, könnte dieses Gewebe dann aufgetaut und die gespeicherten Keimzellen wieder in die eigenen Hoden des Patienten implantiert werden, ein Verfahren, das als Keimzelltransplantation bezeichnet wird. Alternativ könnten die gelagerten Zellen in vitro gereift werden, bis sie mithilfe der intrazytoplasmatischen Spermieninjektion (ICSI) befruchtet werden können.

Untersuchungen an Tiermodellen haben gezeigt, dass es mehrere Methoden gibt, Keimzellen zur Gewinnung reifer Spermien für die Befruchtung zu verwenden, darunter Autotransplantation und Xenotransplantation. Die Autotransplantation gilt als akzeptabler als die Xenotransplantation, obwohl beide in Mausmodellen erfolgreich waren. Bei Nagetieren führte die Autotransplantation zu einer wiederhergestellten Spermatogenese und Mäuse vermehrten sich in vivo. Forscher haben gezeigt, dass die Mikroinjektion einer Rohsuspension von Keimzellen in steril gemachte Mäuse die Spermatogenese und Fruchtbarkeit wiederherstellen kann. Ähnliche Erfolge wurden bei Ratten und größeren Säugetieren berichtet. Auch mit kryokonservierten Zellen ist eine Wiederherstellung der Spermatogenese möglich. Schätzungen zufolge können 70 % der Spermatogonialzellen nach dem Einfrieren und Auftauen überleben. Eine bösartige Kontamination bleibt eines der größten Probleme im Zusammenhang mit Transplantationen, obwohl die Ergebnisse der wenigen Studien, die sich mit diesem Thema befassen, umstritten sind. Fortschritte bei der Lösung dieser Frage wurden in Mausmodellen erzielt, insbesondere durch den Einsatz der fluoreszenzaktivierten Zellsortierung zur Negativsortierung bösartiger Zellen aus Zellsuspensionen.

Da die Kryokonservierung und Transplantation von SSCs bei Tieren derzeit erfolgreich ist, scheint eine Anwendung beim Menschen in naher Zukunft wahrscheinlich. Die Möglichkeit einer Unfruchtbarkeit ist ein Problem, mit dem sich viele Familien auseinandersetzen müssen, wenn sie einer Chemotherapie ihrer Söhne zustimmen. Da diese Methode Hodenbiopsien erfordert, ist es wichtig, sowohl den Wunsch der Eltern als auch die Akzeptanz der SSC-Entnahme zu beurteilen. Kürzlich befragten Forscher 318 Eltern zu ihrer Akzeptanz einer solchen Idee. Sie baten die Eltern, hypothetisch über das folgende Szenario nachzudenken: „Wenn zum Zeitpunkt der Diagnose ein experimentelles Verfahren verfügbar wäre, würden Sie Ihren Söhnen erlauben, sich einer Hodenbiopsie zu unterziehen, um SSCs zu sammeln?“ Bei der Diagnose stimmten theoretisch 61 % dieser Eltern der SSC-Entnahme mittels Hodenbiopsie zu. Sie stellten auch fest, dass der Wunsch, SSCs zu kryokonservieren, nicht mit der potenziellen Schädlichkeit der onkologischen Behandlung zusammenhängt, was darauf hindeutet, dass selbst eine geringe Wahrscheinlichkeit einer Unfruchtbarkeit als große Belastung für die letztendliche Lebensqualität angesehen wurde. Diese Daten deuten darauf hin, dass die Übertragung aktueller Tierversuche zur SSC-Sammlung und -Transplantation in die klinische Versorgung von Eltern krebskranker präpubertärer Jungen gewünscht wird.

Dabei handelt es sich um ein neuartiges, experimentelles Protokoll, das die Zusammenarbeit zwischen Klinikern und Grundlagenwissenschaftlern erfordert. Es müssen mehrere wichtige klinische und translationale Punkte berücksichtigt werden, darunter die Überzeugungen und Bedenken von Eltern und präpubertären krebskranken Jungen, die Fähigkeit, eine Hodenbiopsie angemessen und ohne negative Folgen durchzuführen, sowie die Gewebespeicherung für Fruchtbarkeits- und Forschungszwecke. insbesondere die Lebensfähigkeit von Biopsieproben für nachgelagerte In-vitro- und funktionelle Genomstudien.

Ziel des vorliegenden Vorschlags ist die Entwicklung klinischer, translationaler und grundlagenwissenschaftlicher Initiativen, die ein umfassendes, spezielles Programm für die Gewinnung und Lagerung von Hodengewebe von präpubertären Männern ermöglichen, die im Hadassah Medical Center sowie in kooperierenden Einrichtungen in Israel untersucht werden und auf der ganzen Welt. Die Entwicklung der Mittel zur Gewebeverteilung und -handhabung sowie zur langfristigen Gewebelagerung sind entscheidende Komponenten, insbesondere da Hodengewebe vor der Verwendung in einer Fruchtbarkeitseinrichtung möglicherweise Jahrzehnte lang gelagert wird. Am wichtigsten ist, dass ein Kryokonservierungsprotokoll für menschliches Hodengewebe de novo entwickelt werden muss, damit diese Initiative letztendlich zu einer Standardoption für die Fruchtbarkeitserhaltung für präpubertäre Männer mit Krebs sowie für diejenigen mit Blutkrankheiten oder Immunschwäche wird, die sich einer Stammzelltransplantation unterziehen werden .

Eine offene Hodenbiopsie wird von einem behandelnden Urologen durchgeführt (es wird versucht, den Eingriff gleichzeitig mit einem Eingriff durchzuführen, wenn der Patient aus einem anderen Grund unter Vollnarkose steht, z. B. zur Platzierung einer Mittellinie oder zur Knochenmarkpunktion/-biopsie). Dieses Verfahren wird durchgeführt, bevor eine gonadotoxische Therapie eingeleitet wird. Dennoch kann in Fällen einer dringenden Chemotherapie der Eingriff nach der Chemotherapie durchgeführt werden, da die Toxizität für testikuläre Stammzellen nicht bekannt ist. Am oberen Pol des Hodens wird ein 10 mm langer Einschnitt vorgenommen und ein etwa 5 %iger Anteil der extrudierten Samenkanälchen herausgeschnitten (etwa 2 mm x 4 mm x 10 mm; etwa 1 Gramm Gewebe). Dies entspricht der Größe einer normalen Hodenbiopsie, die aus klinischen Gründen, beispielsweise zur Untersuchung auf Krebs, durchgeführt wird. Bei Säuglingen oder sehr kleinen Jungen liegt die Größe des Einschnitts und der Biopsie im Ermessen des Urologen.

Hodenbiopsieproben werden sofort auf dem Operationstisch geteilt. Zwei Drittel der Probe (als Probe Nr. 1 bezeichnet) werden in Spermawaschmedien kryokonserviert, damit der Patient sie möglicherweise zu einem späteren Zeitpunkt verwenden kann. Ein Einfrierprotokoll (langsames Einfrieren), das derzeit für die Kryokonservierung erwachsenen menschlichen Hodengewebes gilt, wird für den aktuellen Vorschlag implementiert und wurde in der Literatur für die Verwendung mit präpubertärem Hodengewebe veröffentlicht. Konkret wird 0,7 M Dimethylsulfoxid (DMSO) als Kryoschutzmittel verwendet. Probe Nr. 1 der Biopsie enthält den Namen des Patienten, das Geburtsdatum, das aktuelle Datum und die Krankenaktennummer. Mit der Probe wird auch ein separates Blatt mit Telefonnummer und aktueller Adresse verschickt. Diese Proben verbleiben in der Samenbank des Hadassah Medical Center.

Wie oben erwähnt, wird das andere Drittel der Proben für Forschungszwecke verwendet, um die Wissenschaft der Isolierung und Kultivierung menschlicher SSCs für die Fruchtbarkeitsforschung voranzutreiben. Diese Teile werden zum Zeitpunkt der Teilung von allen persönlichen Gesundheitskennzeichen befreit und es wird ihnen ein eindeutiger Identifikationscode zugewiesen.

Die Risiken dieser Studie beziehen sich auf die Hodenbiopsie. Die Nebenwirkungen dieses Verfahrens sind gering. Mit dem Eingriff verbundene Schmerzen sind zu erwarten und können mit leichten bis mittelschweren schmerzstillenden Medikamenten leicht kontrolliert werden.

Der Vorteil besteht darin, dass der Patient möglicherweise das gefrorene Hodenbiopsiegewebe und/oder die aus der Biopsie gewonnenen kultivierten SSCs verwenden kann, um seine Fruchtbarkeit in Zukunft zu erhalten. An dieser Stelle muss jedoch unbedingt darauf hingewiesen werden, dass es sich bei diesem Verfahren um rein experimentellen Charakter handelt. Der Zeitrahmen für diese Studie ist vom Datum der Rekrutierung bis zum Datum der klinischen Nutzung des kryokonservierten Gewebes zur Wiederherstellung der Fruchtbarkeit bis zu vierzig Jahre lang definiert.

Wir erfassen alle unerwünschten Folgen, die während (intraoperativ) oder nach der Hodenbiopsie auftreten, einschließlich Schmerzen, Blutungen und/oder Infektionen. Die Ereignisse werden eine Woche nach dem Eingriff verfolgt und aufgezeichnet, ein Zeitraum, der weit über die 2-3-tägige Erholungszeit hinausgeht, die mit dieser Art von Biopsie verbunden ist. Ereignisse, die eindeutig mit der Krebserkrankung oder Krebsbehandlung des Probanden und nicht speziell mit der Hodenbiopsie in Zusammenhang stehen, werden nicht erfasst/gemeldet.