Создание искусственного яичника на основе преантральных фолликулов человека

DOI

https://dx.doi.org/10.18565/aig.2021.12.31-36

Меньшикова Н.М., Кириллова А.О., Мишиева Н.Г., Семенова М.Л.
1) ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова» Минздрава России, Москва, Россия; 2) Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия

Искусственный яичник – временная конструкция, пригодная к трансплантации в организм женщины, состоящая из изолированных фолликулов и, возможно, других клеток, инкапсулированных в скаффолд натурального или искусственного происхождения (Chiti, Dolmans, Donnez, & Amorim, 2017). Эта технология может помочь пациенткам с онкологическими диагнозами сохранить и восстановить фертильность, когда другие варианты сохранения и восстановления фертильности (проведение контролируемой стимуляции суперовуляции с последующей витрификацией эмбрионов или ооцитов или криоконсервация овариальной ткани) для них недоступны. В настоящее время для пациенток со злокачественными опухолями яичников и риском метастазов в яичники не существует рутинных методов сохранения фертильности. Вызванное онкологическим лечением бесплодие негативно влияет на качество жизни пациенток. Разработка новых методов сохранения фертильности для данной группы больных является крайне актуальной и важной задачей. В данной статье рассматривается концепция искусственного яичника, история развития этой технологии и ее возможные применения для сохранения репродуктивного потенциала женщин. Особое внимание уделяется необходимым условиям для функционирования биофабрицированного овариального конструкта таким как клеточный состав, источник выделения фолликулов и характеристики скаффолда. В данной работе рассматриваются современные мировые достижения в области создания искусственного яичника. На животных модельных объектах было продемонстрировано доказательство концепции искусственного яичника и было получено жизнеспособное потомство. В экспериментах по культивированию человеческих фолликулов с последующей ксенотрансплантацией показали способность фолликулов к росту в овариальных конструктах.
Заключение: Сегодня технология искусственного яичника человека успешно развивается, несмотря на свою сложность. Благодаря этой новой технологии в будущем может быть возможна успешная терапевтическая трансплантация человеку искусственных яичников, созданных in vitro. Также технология искусственного яичника человека может иметь другие важные применения, например, для изучения фолликулогенеза и в токсикологических исследованиях влияния различных препаратов на репродуктивную функцию человека.

фолликулы

искусственный яичник

онкофертильность

ВРТ

ЭКО

Полный текст статьи
доступен в "Библиотеке Врача"

Tomao F., Peccatori F., Del Pup L., Franchi D., Zanagnolo V., Panici P.B., Colombo N. Special issues in fertility preservation for gynecologic malignancies. Crit. Rev. Oncol. Hematol. 2016; 97: 206-19. https://dx.doi.org/10.1016/j.critrevonc.2015.08.024.
Ferlay J., Soerjomataram I., Dikshit R., Eser S., Mathers C., Rebelo M. et al. Cancer incidence and mortality worldwide: Sources, methods and major patterns in GLOBOCAN 2012. Int. J. Cancer. 2015; 136(5): E359-86. https://dx.doi.org/10.1002/ijc.29210.
Mahajan N. Fertility preservation in female cancer patients: An overview. J. Hum. Reprod. Sci. 2015; 8(1): 3-12. https://dx.doi.org/10.4103/0974-1208.153119.
Spears N., Lopes F., Stefansdottir A., Rossi V., De Felici M., Anderson R.A., Klinger F.G. Ovarian damage from chemotherapy and current approaches to its protection. Hum. Reprod. Update. 2019; 25(6): 673-93. https://dx.doi.org/10.1093/humupd/dmz027.
Wo J.Y., Viswanathan A.N. Impact of radiotherapy on fertility, pregnancy, and neonatal outcomes in female cancer patients. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Physics. 2009; 73(5): 1304-12. https://dx.doi.org/10.1016/j.ijrobp.2008.12.016.
Hao X., Anastácio A., Liu K., Rodriguez-Wallberg K.A. Ovarian follicle depletion induced by chemotherapy and the investigational stages of potential fertility-protective treatments – A review. Int. J. Mol. Sci. 2019; 20(19): 4720. https://dx.doi.org/10.3390/ijms20194720.
Donnez J., Dolmans M.M. Fertility preservation in women. Nat. Rev. Endocrinol. 2013; 9(12): 735-49. https://dx.doi.org/10.1038/nrendo.2013.205.
Levine J.M., Kelvin J.F., Quinn G.P., Gracia C.R. Infertility in reproductive-age female cancer survivors. Cancer. 2015; 121(10): 1532-9. https://dx.doi.org/10.1002/cncr.29181.
Назаренко Т.А., Ашрафян Л.А., Бирюкова А.М., Кириллова А.О., Мартиросян Я.О., Джанашвили Л.Г., Буняева Е.С. Характеристика и тактика ведения онкологических больных, нуждающихся в сохранении репродуктивного материала. Акушерство и гинекология. 2020; 11: 93-9.
Буняева Е.С., Кириллова А.О., Хабас Г.Н., Абубакиров А.Н., Мишиева Н.Г. Современные методы сохранения фертильности у пациенток с онкологическими заболеваниями органов репродуктивной системы. Акушерство и гинекология. 2021; 7: 45-52.
Gellert S.E., Pors S.E., Kristensen S.G., Bay-Bjørn A.M., Ernst E., Andersen C.Y. Transplantation of frozen-thawed ovarian tissue: an update on worldwide activity published in peer-reviewed papers and on the Danish cohort. J. Assist. Reprod. Genet. 2018; 35(4): 561-70. https://dx.doi.org/10.1007/s10815-018-1144-2.
Donnez J., Dolmans M.M., Diaz C., Pellicer A. Ovarian cortex transplantation: Time to move on from experimental studies to open clinical application. Fertil. Steril. 2015; 104(5): 1097-98. https://dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2015.08.005.
Ковальская Е.В., Кириллова А.О., Буняева Е.С., Хабас Г.Н., Камалетдинов Н.С., Назаренко Т.А., Абубакиров А.Н. Эффективность дозревания ооцитов, полученных в ходе овариэктомии у онкологических пациенток. Акушерство и гинекология. 2019; 9: 87-91.
Roussou P., Tsagarakis N.J., Kountouras D., Livadas S., Diamanti-Kandarakis E. Beta-thalassemia major and female fertility: The role of iron and iron-induced oxidative stress. Anemia. 2013; 2013. 617204. https://dx.doi.org/10.1155/2013/617204.
Bedoschi G., Navarro P.A., Oktay K. Chemotherapy-induced damage to ovary: Mechanisms and clinical impact. Future Oncol. 2016; 12(19): 2333-44. https://dx.doi.org/10.2217/fon-2016-0176.
Amorim C.A., Shikanov A. The artificial ovary: current status and future perspectives. Future Oncol. 2016; 12(19): 2323-32. https://dx.doi.org/10.2217/fon-2016-0202.
Oktay K. Ovarian tissue cryopreservation and transplantation: preliminary findings and implications for cancer patients. Hum. Reprod. Update. 2001; 7(6): 526-34. https://dx.doi.org/10.1093/humupd/7.6.526.
Dolmans M.M., Luyckx V., Donnez J., Andersen C.Y., Greve T. Risk of transferring malignant cells with transplanted frozen-thawed ovarian tissue. Fertil. Steril. 2013; 99(6): 1514-22. https://dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2013.03.027.
Kim J., Perez A.S., Claflin J., David A., Zhou H., Shikanov A. Synthetic hydrogel supports the function and regeneration of artificial ovarian tissue in mice. NPJ Regen. Med. 2016; 1: 16010. https://dx.doi.org/10.1038/npjregenmed.2016.10.
Kniazeva E., Hardy A.N., Boukaidi S.A., Woodruff T.K., Jeruss J.S., Shea L.D. Primordial follicle transplantation within designer biomaterial grafts produce live births in a mouse infertility model. Sci. Rep. 2015; 5: 17709. https://dx.doi.org/10.1038/srep17709.
McLaughlin M., Albertini D.F., Wallace W.H.B., Anderson R.A., Telfer E.E. Metaphase II oocytes from human unilaminar follicles grown in a multistep culture system. Mol. Hum. Reprod. 2018; 24(3): 135-42. https://dx.doi.org/10.1093/molehr/gay002.
Rodgers R.J., Irving-Rodgers H.F., Russell D.L. Extracellular matrix of the developing ovarian follicle. Reproduction. 2003; 126(4): 415-24. https://dx.doi.org/10.1530/rep.0.1260415.
Chiti M.C., Dolmans M.M., Hobeika M., Cernogoraz A., Donnez J., Amorim C.A. A modified and tailored human follicle isolation procedure improves follicle recovery and survival. J. Ovarian Res. 2017; 10(1): 1-9. https://dx.doi.org/10.1186/s13048-017-0366-8.
Yoon D.M., Fisher J.P. Natural and synthetic polymeric scaffolds. In: Roger Narayan, ed.Biomedical materials. Springer Nature; 2021: 257-83.
Choi J.K., Agarwal P., Huang H., Zhao S., He X. The crucial role of mechanical heterogeneity in regulating follicle development and ovulation with engineered ovarian microtissue. Biomaterials. 2014; 35(19): 5122-8. https://dx.doi.org/10.1016/j.biomaterials.2014.03.028.
Streets A.M., Huang Y. Microfluidics for biological measurements with single-molecule resolution. Curr. Opin. Biotechnol. 2014; 25: 69-77. https://dx.doi.org/10.1016/j.copbio.2013.08.013.
Филатов М.А., Храмова Ю.В., Семенова М.Л. Рост и созревание фолликулов яичника мыши в альгинатном гидрогеле in vitro: состояние проблемы. Acta Naturae. 2015; 7(2): 52-61.
Shikanov A., Xu M., Woodruff T.K., Shea L.D. A method for ovarian follicle encapsulation and culture in a proteolytically degradable 3 dimensional system. J. Vis. Exp. 2011; 49: 2. https://dx.doi.org/10.3791/2695.
Jin S.Y., Lei L., Shikanov A., Shea L.D., Woodruff T.K. A novel two-step strategy for in vitro culture of early-stage ovarian follicles in the mouse. Fertil. Steril. 2010; 93(8): 2633-9. https://dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2009.10.027.
Rajabzadeh A.R., Eimani H., Koochesfahani H.M., Shahvardi A.H., Fathi R. Morphological study of isolated ovarian preantral follicles using fibrin gel plus platelet lysate after subcutaneous transplantation. Cell J. 2015; 17(1): 145-52. https://dx.doi.org/10.22074/cellj.2015.521.
Paulini F., Vilela J.M., Chiti M.C., Donnez J., Jadoul P, Dolmans M.M., Amorim C.A. Survival and growth of human preantral follicles after cryopreservation of ovarian tissue, follicle isolation and short-term xenografting. Reprod. Biomed. Online. 2016; 33(3): 425-32. https://dx.doi.org/10.1016/j.rbmo.2016.05.003.
Pors S.E., Ramløse M., Nikiforov D., Lundsgaard K., Cheng J., Andersen C.Y., Kristensen S.G. Initial steps in reconstruction of the human ovary: survival of pre-antral stage follicles in a decellularized human ovarian scaffold. Hum. Reprod. 2019; 34(8): 1523-35. https://dx.doi.org/10.1093/humrep/dez077.
Telfer E., Torrance C., Gosden R.G. Morphological study of cultured preantral ovarian follicles of mice after transplantation under the kidney capsule. J. Reprod. Fertil. 1990; 89(2): 565-71. https://dx.doi.org/10.1530/jrf.0.0890565.
Gosden R.G. Restitution of fertility in sterilized mice by transferring primordial ovarian follicles. Hum. Reprod. 1990; 5(2): 117-22. https://dx.doi.org/10.1093/oxfordjournals.humrep.a137053.
Carroll J., Gosden R.G. Physiology: Transplantation of frozen-thawed mouse primordial follicles. Hum. Reprod. 1993; 8(8): 1163-7. https://dx.doi.org/10.1093/oxfordjournals.humrep.a138221.
Dolmans M.M., Yuan W.Y., Camboni A., Torre A., Van Langendonckt A., Martinez-Madrid B., Donnez J. Development of antral follicles after xenografting of isolated small human preantral follicles. Reprod. Biomed. Online. 2008; 16(5): 705-11. https://dx.doi.org/ 10.1016/S1472-6483(10)60485-3.
Xiao S., Zhang J., Romero M.M., Smith K.N., Shea L.D., Woodruff T.K. In vitro follicle growth supports human oocyte meiotic maturation. Sci. Rep. 2015; 5: 17323. https://dx.doi.org/10.1038/srep17323.
Soares M., Sahrari K., Chiti M.C., Amorim C.A., Ambroise J., Donnez J., Dolmans M.M. The best source of isolated stromal cells for the artificial ovary: Medulla or cortex, cryopreserved or fresh? Hum. Reprod. 2015; 30(7): 1589-98. https://dx.doi.org/10.1093/humrep/dev101.
Amorim C.A. Artificial ovary. In: Donnez J., Kim S.S., eds. Principles and practice of fertility preservation. Cambridge, UK: Cambridge University Press; 2011: 448-58.
Kim J., Perez A.S., Claflin J., David A., Zhou H., Shikanov A. Synthetic hydrogel supports the function and regeneration of artificial ovarian tissue in mice. NPJ Regen. Med. 2016; 1 :16010. 1 https://dx.doi.org/10.1038/npjregenmed.2016.10.
Mendez U., Zhou H., Shikanov A. Synthetic PEG hydrogel for engineering the environment of ovarian follicles. Methods Mol. Biol. 2018; 1758: 115-28. https://dx.doi.org/10.1007/978-1-4939-7741-3_9.
Day J.R., David A., Cichon A.L., Kulkarni T., Cascalho M., Shikanov A. Immunoisolating poly(ethylene glycol) based capsules support ovarian tissue survival to restore endocrine function. J. Biomed. Mater. Res. A. 2018; 106(5): 1381-9. https://dx.doi.org/10.1002/jbm.a.36338.
Dolmans M.M., Martinez-Madrid B., Gadisseux E., Guiot Y., Yuan W.Y., Torre A. et al. Short-term transplantation of isolated human ovarian follicles and cortical tissue into nude mice. Reproduction. 2007; 134(2): 253-62. https://dx.doi.org/10.1530/REP-07-0131.
Luyckx V., Dolmans M.M., Vanacker J., Legat C., Fortuño Moya C., Donnez J., Amorim C.A. A new step toward the artificial ovary: survival and proliferation of isolated murine follicles after autologous transplantation in a fibrin scaffold. Fertil. Steril. 2014; 10 (4): 1149-56. https://dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2013.12.025.
Vanacker J., Dolmans M.M., Luyckx V., Donnez J., Amorim C.A. First transplantation of isolated murine follicles in alginate. Regen. Med. 2014; 9(5): 609-19. https://dx.doi.org/10.2217/rme.14.33.
Chiti M.C., Dolmans M.M., Mortiaux L., Zhuge F., Ouni E., Shahri P.A.K. et al. A novel fibrin-based artificial ovary prototype resembling human ovarian tissue in terms of architecture and rigidity. J. Assist. Reprod. Genet. 2018; 35(1):41-8. 10. https://dx.doi.org/1007/s10815-017-1091-3.
Dolmans M.M., Amorim C.A. Fertility зreservation: сonstruction and use of artificial ovaries. Reproduction. 2019; 158(5): F15-F25. https://dx.doi.org/10.1530/REP-18-0536.

Поступила 04.10.2021

Принята в печать 07.12.2021

Меньшикова Наталья Константиновна, специалист 1-го гинекологического отделения, НМИЦ АГП им. академика В.И. Кулакова» Минздрава России,
menshnatalya@gmail.com, 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Кириллова Анастасия Олеговна, к.б.н., с.н.с. 1-го гинекологического отделения, НМИЦ АГП им. академика В.И. Кулакова» Минздрава России, a_kozyreva@oparina4.ru, 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Мишиева Нона Годовна, д.м.н., в.н.с. 1-го гинекологического отделения, НМИЦ АГП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России, n_mishieva@oparina4.ru,
117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Семенова Мария Львовна, д.б.н., профессор кафедры эмбриологии биологического факультета, МГУ им. М.В. Ломоносова, mlsemenova@gmail.com,
119991, Россия, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д. 1, стр. 12.

Вклад авторов: Кириллова А.О., Меньшикова Н.К., Семенова М.Л. – разработка дизайна работы; Меньшикова Н.К. – написание текста; Кириллова А.О., Мишиева Н.Г.: – редактирование.
Конфликт интересов: Авторы заявляют об отсутствии возможных конфликтов интересов.
Финансирование: Работа выполнена в рамках госзадания №121040600436-7.
Для цитирования: Меньшикова Н.К., Кириллова А.О., Мишиева Н.Г., Семенова М.Л. Создание искусственного яичника на основе преантральных фолликулов человека.
Акушерство и гинекология. 2021; 12: 31-36
https://dx.doi.org/10.18565/aig.2021.12.31-36

Создание искусственного яичника на основе преантральных фолликулов человека

Меньшикова Н.М., Кириллова А.О., Мишиева Н.Г., Семенова М.Л.

Ключевые слова

Список литературы

Об авторах / Для корреспонденции

Также по теме