Neue Forschung an Spermienstammzellen hat Auswirkungen auf männliche Unfruchtbarkeit und Krebs

Künstliche Intelligenz - Der aktuelle Stand der Forschung (Kann 2019).

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Neue Forschungen von Wissenschaftlern des Huntsman Cancer Institute (HCI) an der Universität von Utah und Mitarbeitern der University of Utah Health (U of U Health) beleuchten den komplexen Prozess, der bei der Entwicklung von menschlichen Sperma-Stammzellen abläuft. Dies ist die erste Studie, die die Veränderungen charakterisiert, die menschliche Sperma-Stammzellen durchlaufen, wenn sie reifen. Die Ergebnisse haben Auswirkungen auf das Verständnis männlicher Unfruchtbarkeit sowie Krebsentwicklung und wurden heute in der Zeitschrift Cell Stem Cell veröffentlicht.

Frühere Studien von Spermienstammzellen waren auf Modellsysteme, einschließlich Mäusen, beschränkt. Aber diese erste Studie von sich entwickelnden humanen Spermienstammzellen zeigte, dass dieser Prozess beim Menschen viel komplexer war, als bisher angenommen wurde. Mithilfe von Genomanalysewerkzeugen schilderten Wissenschaftler den mehrstufigen Prozess, den Spermienstammzellen während ihrer normalen Entwicklung durchlaufen.

"Diese Informationen liefern neue Erkenntnisse darüber, wie Spermienstammzellen unter normalen Umständen funktionieren und sich entwickeln", sagt der Hauptautor der Studie, Bradley Cairns, Ph.D., Senior Director of Basic Science am HCI und Professor und Professor für Onkologie am UU. Wir haben einen sehr wichtigen Rahmen geschaffen, den wir jetzt nutzen können, um zu verstehen, was passiert, wenn etwas schief läuft, was zu Problemen wie Unfruchtbarkeit und Krebs bei Männern führt. "

In der Studie untersuchten die Wissenschaftler alle Gene, die während einer normalen Entwicklung in einer bestimmten Zelle ein- oder ausgeschaltet werden. Mithilfe der Einzelzell-RNA-Sequenzanalyse analysierte das Labor von Cairns Zellen einzeln und etablierte das Genexpressionsprofil in humanen Spermienstammzellen.

Ihre Ergebnisse zeigten vier verschiedene zelluläre Phasen der Reifung der Spermienstammzellen, die zeigen, wie sich die Stammzellen von einem "ruhenden" Zustand zu einem "Proliferations" -Zustand entwickeln, in dem sich Stammzellen teilen, bis zu einem endgültigen "Differenzierungs" -Zustand Sperma werden. Insbesondere zeigen die Daten deutliche Übergänge bei Faktoren, die die verschiedenen zellulären Zustände einschließlich Zellzyklusregulatoren, Transkriptionsfaktoren und Signalfaktoren beeinflussen.

"Mit meinen Patienten mit Unfruchtbarkeit arbeitend, habe ich gesehen, wie verheerend diese Diagnose sein kann", sagt Co-Autor und Fortpflanzungsurologe James Hotaling, MD, auch ein Assistant Professor für Chirurgie bei U of U Health. "Diese Studie wird uns helfen zu verstehen, was in einigen Fällen Unfruchtbarkeit verursacht."

Die Ergebnisse können auch Auswirkungen auf das Verständnis haben, wie einige Krebsarten entstehen. Es ist bekannt, dass Männer mit Unfruchtbarkeit ein höheres Risiko für bestimmte Krebsarten einschließlich Hoden- und Prostatakrebs haben. "Unsere Studie wirft ein neues Licht darauf, wie Gene normalerweise in Spermienstammzellen funktionieren", sagt Cairns. "Die nächsten Schritte werden sein, dieses Wissen zu nutzen, um besser zu verstehen, was passiert, wenn Spermienstammzellen sich nicht normal entwickeln und stattdessen in Krebszellen umgewandelt werden."

Die Autoren glauben, dass die Ergebnisse der Studie zu besseren Werkzeugen für die Diagnose und Behandlung von Patienten mit männlicher Infertilität führen könnten, sowie zur Aufdeckung der komplizierten genetischen Veränderungen, die Krebserkrankungen im Zusammenhang mit männlicher Unfruchtbarkeit zugrunde liegen.

Cairns und Hotaling arbeiteten mit dem Erstautor Jingtao Guo und den Co-Autoren Edward Grow, Chongil Yi, Patrick Murphy, Candice Wike und Douglas Carrell zusammen. Die Forschung trägt den Titel "Transkription, Signalgebung und metabolische Übergänge bei der Differenzierung humaner Spermatogener Stammzellen".

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