Zachowanie płodności u chłopców w wieku przedpokwitaniowym: podejście eksperymentalne

Ponieważ schematy leczenia nowotworów złośliwych u dzieci uległy poprawie, coraz więcej osób, które przeżyły, wchodzi w wiek rozrodczy. Ponieważ uszkodzenie gonad jest stosunkowo powszechną i niefortunną konsekwencją leczenia raka u dzieci, a także niektórych schorzeń hematologicznych i niedoborów odporności, utrzymanie płodności jest niezwykle ważne z punktu widzenia długoterminowej jakości życia tych osób, które przeżyły. Należy rozważyć, czy leczenie może mieć wpływ na płodność dziecka. W idealnym przypadku powinno to nastąpić przed rozpoczęciem terapii, kiedy może istnieć szansa na zachowanie przyszłego potencjału rozrodczego pacjenta. Rozwój w dziedzinie banków nasienia i technologii reprodukcyjnych umożliwił zaoferowanie realnych możliwości zachowania płodności mężczyznom w okresie dojrzewania płciowym poddawanym terapii przeciwnowotworowej. Samce w okresie dojrzewania mogą pobrać próbkę nasienia przed rozpoczęciem terapii gonadotoksycznej i zamrozić nasienie do wykorzystania w przyszłości. Ponieważ obecne metody zapłodnienia komórki jajowej mogą wykorzystywać zaledwie jeden ruchliwy plemnik, metoda ta okazała się skuteczna nawet wtedy, gdy liczba zamrożonych plemników jest niewielka. Niestety, mężczyźni przed okresem dojrzewania stanowią szczególne wyzwanie dla zachowania płodności. Ci chłopcy nie mogą produkować nasienia do kriokonserwacji przez masturbację. Nie mają też dojrzałych plemników. Chociaż jądro przed okresem dojrzewania nie wytwarza dojrzałych plemników, zawiera diploidalne komórki zarodkowe, z których będą pochodzić plemniki haploidalne. W przypadku zagrożonych chłopców w wieku przedpokwitaniowym, a także chłopców w okresie dojrzewania, którzy mogą nie być w stanie przechowywać nasienia w banku nasienia, najnowszym i zachęcającym podejściem jest użycie kriokonserwowanej tkanki jąder. Chociaż poczyniono ważne postępy w badaniach na zwierzętach w tej dziedzinie, stosowanie kriokonserwacji tkanki jąder u ludzi pozostaje eksperymentalne. Gdyby przed rozpoczęciem terapii gonadotoksycznej można było pobrać i przechowywać tkankę jąder przed okresem dojrzewania, tkankę tę można by następnie rozmrozić, a przechowywane komórki rozrodcze ponownie wszczepić do własnych jąder pacjenta, co jest procedurą znaną jako przeszczep komórek zarodkowych. Alternatywnie, przechowywane komórki mogą dojrzewać in vitro, aż osiągną zapłodnienie przez zastosowanie wewnątrzcytoplazmatycznej iniekcji plemnika (ICSI).

Badania na modelach zwierzęcych wykazały, że istnieje kilka metod wykorzystania komórek rozrodczych w celu uzyskania dojrzałych plemników do zapłodnienia, w tym autotransplantacja i ksenotransplantacja. Autotransplantacja jest uważana za bardziej akceptowalną niż ksenotransplantacja, chociaż obie okazały się skuteczne w modelach mysich. U gryzoni autoprzeszczep spowodował przywrócenie spermatogenezy, a myszy rozmnażały się in vivo. Badacze wykazali, że mikroiniekcja surowej zawiesiny komórek rozrodczych myszom, które stały się bezpłodne, może przywrócić spermatogenezę i płodność. Podobny sukces odnotowano u szczurów i większych ssaków. Przywrócenie spermatogenezy jest również możliwe w przypadku komórek kriokonserwowanych. Szacuje się, że 70% komórek spermatogonialnych może przeżyć po zamrożeniu i rozmrożeniu. Zakażenie nowotworem złośliwym pozostaje jednym z głównych problemów związanych z transplantacją, chociaż nieliczne badania dotyczące tego problemu są kontrowersyjne w swoich ustaleniach. Postęp w rozwiązywaniu tego problemu został dokonany w modelach mysich, szczególnie przy użyciu sortowania komórek aktywowanego fluorescencją w celu negatywnego sortowania komórek złośliwych z zawiesin komórkowych.

Ponieważ kriokonserwacja i przeszczepianie SSC jest obecnie skuteczne u zwierząt, zastosowanie u ludzi wydaje się prawdopodobne w najbliższej przyszłości. Możliwość bezpłodności jest problemem, z którym musi się borykać wiele rodzin, które zgadzają się rozpocząć chemioterapię swoich synów. Ponieważ ta metoda wymaga biopsji jądra, ważna jest ocena zarówno woli rodziców, jak i akceptowalności pobrania SSC. Niedawno badacze przeprowadzili wywiady z 318 rodzicami na temat akceptacji takiego pomysłu. Poprosili rodziców, aby hipotetycznie zastanowili się nad następującym scenariuszem: „Gdyby w momencie diagnozy dostępna była procedura eksperymentalna, czy pozwolilibyście swoim synom poddać się biopsji jąder w celu pobrania SSC?” W momencie rozpoznania pobranie SSC za pomocą biopsji jądra zostało teoretycznie zatwierdzone przez 61% tych rodziców. Zaobserwowali również, że chęć kriokonserwacji SSC nie była związana z potencjalną szkodliwością leczenia onkologicznego, wskazując, że nawet niewielka szansa na niepłodność była uznawana za duże obciążenie dla ostatecznej jakości życia. Dane te wskazują, że przełożenie aktualnych eksperymentów na zwierzętach dotyczących pobierania i przeszczepiania SSC na opiekę kliniczną jest pożądane przez rodziców chłopców przed okresem dojrzewania z rakiem.

Jest to nowatorski, eksperymentalny protokół, który wymaga współpracy między klinicystami i naukowcami. Istnieje kilka kluczowych kwestii klinicznych i translacyjnych, które należy wziąć pod uwagę, w tym przekonania i obawy rodziców i chłopców przed okresem dojrzewania z rakiem, możliwość odpowiedniego wykonania biopsji jądra bez negatywnych następstw, a także przechowywanie tkanek do celów płodności i badań, w szczególności żywotność próbek biopsyjnych do dalszych badań in vitro i genomiki funkcjonalnej.

Celem niniejszej propozycji jest opracowanie klinicznych, translacyjnych i podstawowych inicjatyw naukowych, które pozwolą na szeroko zakrojony, dedykowany program pozyskiwania i przechowywania tkanki jąder od samców przed okresem dojrzewania obserwowanych w centrum medycznym Hadassah, a także we współpracujących instytucjach w Izraelu i na całym świecie. Opracowanie sposobów dystrybucji i postępowania z tkankami, a także długoterminowe przechowywanie tkanek to kluczowe elementy, zwłaszcza że tkanka jąder może być przechowywana przez dziesięciolecia przed użyciem w warunkach płodności. Co najważniejsze, protokół kriokonserwacji ludzkiej tkanki jąder musi zostać opracowany de novo, aby ta inicjatywa ostatecznie stała się standardową opcją zachowania płodności dla mężczyzn przed okresem dojrzewania z rakiem, a także dla tych z chorobami krwi lub niedoborem odporności, którzy będą przechodzić przeszczep komórek macierzystych .

Otwarta biopsja jądra zostanie wykonana przez urologa prowadzącego (dołożymy starań, aby zabieg był wykonywany równolegle z zabiegiem, gdy pacjent jest w znieczuleniu ogólnym w innym celu tj. zakładanie wkłuć centralnych, aspiraty/biopsje szpiku kostnego). Ta procedura zostanie przeprowadzona przed rozpoczęciem jakiejkolwiek terapii gonadotoksycznej. Niemniej jednak, w przypadku nagłego leczenia chemioterapią, zabieg można wykonać po chemioterapii, ponieważ nie jest znana toksyczność dla komórek macierzystych jąder. Wykonuje się 10 mm nacięcie w górnym biegunie jądra i wycina się około 5% wyciśniętej części kanalików nasiennych (około 2 mm x 4 mm x 10 mm; około 1 gram tkanki). Jest to rozmiar normalnej biopsji jądra wykonanej z powodów klinicznych, takich jak ocena raka. U niemowląt lub bardzo młodych chłopców wielkość nacięcia i biopsji zależy od uznania urologa.

Próbki biopsji jąder zostaną natychmiast podzielone na stole operacyjnym. Dwie trzecie próbki (nazywanej Próbką nr 1) zostanie zamrożone w płynie do płukania nasienia do potencjalnego wykorzystania przez pacjenta w późniejszym terminie. Protokół zamrażania (powolnego zamrażania), który jest obecnie stosowany w przypadku kriokonserwacji tkanki jądra dorosłego człowieka, zostanie wdrożony w obecnym wniosku i został opublikowany w literaturze do stosowania z tkanką jądra przed okresem dojrzewania. Konkretnie, jako środek krioochronny stosuje się 0,7 M sulfotlenek dimetylu (DMSO). Próbka nr 1 biopsji będzie zawierała imię i nazwisko pacjenta, datę urodzenia, aktualną datę i numer dokumentacji medycznej. Wraz z egzemplarzem zostanie przesłana osobna kartka, na której będzie podany numer telefonu i aktualny adres. Próbki te pozostaną w banku nasienia Centrum Medycznego Hadassah.

Jak stwierdzono powyżej, druga jedna trzecia próbki zostanie wykorzystana do celów badawczych w celu rozwoju nauki o izolowaniu i hodowli ludzkich SSC do badań nad płodnością. Części te zostaną pozbawione wszelkich osobistych identyfikatorów zdrowotnych w momencie podziału i zostanie przydzielony niepowtarzalny kod identyfikacyjny.

Ryzyko związane z tym badaniem dotyczy biopsji jąder. Skutki uboczne tej procedury są łagodne. Spodziewany jest ból związany z zabiegiem, który można łatwo kontrolować za pomocą łagodnych do umiarkowanych leków przeciwbólowych.

Korzyścią jest to, że pacjent może wykorzystać zamrożoną tkankę pochodzącą z biopsji jądra i/lub wyhodowane SSC pochodzące z biopsji, aby zachować swoją płodność w przyszłości. W tej chwili jednak należy koniecznie zauważyć, że ta procedura jest czysto eksperymentalna. Ramy czasowe dla tego badania są określone od daty rekrutacji do daty klinicznego wykorzystania kriokonserwowanej tkanki do przywrócenia płodności do czterdziestu lat.

Zbierzemy wszelkie niepożądane skutki, które wystąpią podczas (śródoperacyjnie) lub po biopsji jądra, w tym ból, krwawienie i/lub infekcję. Zdarzenia będą śledzone i rejestrowane przez tydzień po zabiegu, czyli znacznie dłużej niż 2-3 dni rekonwalescencji związane z tego typu biopsją. Zdarzenia wyraźnie związane z rakiem lub leczeniem nowotworu pacjenta, a nie konkretnie z biopsją jądra, nie będą gromadzone/raportowane.