Nieuw onderzoek van wetenschappers van het Huntsman Cancer Institute (HCI) van de University of Utah en medewerkers van de University of Utah Health (U of U Health) werpen licht op het complexe proces dat plaatsvindt bij de ontwikkeling van menselijke spermastamcellen. Dit is de eerste studie die de veranderingen karakteriseert die menselijke spermastamcellen ondergaan als ze rijpen. De resultaten hebben implicaties voor het begrijpen van mannelijke onvruchtbaarheid en de ontwikkeling van kanker en werden vandaag in het tijdschrift gepubliceerd Cel Stamcel .

Eerdere studies van spermastamcellen waren beperkt tot modelsystemen, inclusief muizen. Maar deze eerste studie van de ontwikkeling van menselijke spermastamcellen onthulde dat dit proces bij mensen veel complexer was dan eerder werd begrepen. Met behulp van genoomanalysetools, wetenschappers schetsten het meertraps proces dat spermastamcellen ondergaan tijdens hun normale ontwikkeling.

"Deze informatie levert nieuwe inzichten op in hoe spermastamcellen onder normale omstandigheden functioneren en zich ontwikkelen, " zegt de hoofdauteur van de studie, Bradley Cairns, doctoraat, senior director of basic science bij HCI en professor en voorzitter van oncologische wetenschappen aan de U of U. "We hebben een zeer belangrijk raamwerk gebouwd dat we nu kunnen gebruiken om ons te helpen begrijpen wat er gebeurt als er iets misgaat, wat resulteert in problemen zoals onvruchtbaarheid en kanker bij mannen."

In de studie, wetenschappers onderzochten alle genen die tijdens de normale ontwikkeling 'aan' of 'uit' gaan in een bepaalde cel. Met behulp van eencellige RNA-sequencing-analyse, het Cairns-lab geprofileerde cellen afzonderlijk, vaststelling van het genexpressieprofiel in menselijke spermastamcellen.

Hun bevindingen schetsten vier verschillende cellulaire fasen van rijping van spermastamcellen, onthullen hoe de stamcellen uit een "rustige" toestand komen, naar een "proliferatie" toestand waarin stamcellen delen, tot een laatste "differentiatie"-toestand wanneer stamcellen rijpen om sperma te worden. specifiek, de gegevens onthullen duidelijke overgangen in factoren die de verschillende cellulaire toestanden beïnvloeden, waaronder celcyclusregulatoren, transcriptie factoren, en signaalfactoren.

"Werken met mijn patiënten met onvruchtbaarheid, Ik heb gezien hoe verwoestend deze diagnose kan zijn, " zegt co-auteur en reproductieve uroloog James Hotaling, MD, ook een assistent-professor chirurgie bij U of U Health. "Deze studie zal ons helpen begrijpen wat in sommige gevallen onvruchtbaarheid veroorzaakt."

De resultaten kunnen ook implicaties hebben voor het begrijpen van hoe sommige kankers ontstaan. Van mannen met onvruchtbaarheid is bekend dat ze een hoger risico lopen op bepaalde vormen van kanker, waaronder teelbal- en prostaatkanker. "Onze studie werpt nieuw licht op hoe genen normaal functioneren in spermastamcellen, "zegt Cairns. "De volgende stappen zullen zijn om deze kennis te gebruiken om beter te begrijpen welke veranderingen er gebeuren wanneer spermastamcellen zich niet normaal ontwikkelen en in plaats daarvan worden omgezet in kankercellen."

De auteurs zijn van mening dat de resultaten van het onderzoek kunnen leiden tot betere hulpmiddelen voor het diagnosticeren en behandelen van patiënten met mannelijke onvruchtbaarheid, evenals het blootleggen van de gecompliceerde genetische veranderingen die ten grondslag liggen aan kankers die verband houden met mannelijke onvruchtbaarheid.

Cairns en Hotaling werkten samen met eerste auteur Jingtao Guo en co-auteurs Edward Grow, Chongil Yi, Patrick Murphy, Candice Wike, en Douglas Carrell. Het onderzoek is getiteld "Transcriptie, Signalering en metabole overgangen tijdens differentiatie van menselijke spermatogoniale stamcellen".