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哺乳动物雌性生育力保存的挑战和解决方案

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DOI:

10.3791/63613

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2021年12月10日

本文内容

摘要

文章讨论:

Ponthier, J., de la Rebière, G., Salciccia, A., Deleuze, S. 内窥镜引导母马使用 980 nm 激光和接触光纤对子宫内膜囊肿进行光消融。可视化实验杂志:JoVE。(161),e61569 (2020)。

Colombo, M., Luvoni, GC. 未成熟猫科动物卵母细胞的最小体积玻璃化。可视化实验杂志:JoVE。(160),e61523 (2020)。

巴罗斯, R. G., Lodde, V., 弗朗西奥西, F., 卢西亚诺, A. M.牛早期窦卵泡卵母细胞的体外培养策略。可视化实验杂志:JoVE。(161),e61625 (2020)。

Liu, T. et al. OP-IVM: 将取卵后的体外成熟与妇科手术相结合。可视化实验杂志:JoVE。(171),e61647 (2021)。

Brouillet, S. et al. 从卵巢组织中取出的卵母细胞的冷冻保存以优化青春期前女孩和妇女的生育力保存。可视化实验杂志:JoVE。(164),e61777 (2020)。

Winship, AL, Sarma, UC, Alesi, LR, Hutt, KJ 成年小鼠卵巢中的准确卵泡计数。可视化实验杂志:JoVE。(164),e61782 (2020)。

Kawagoe, Y., Kawamura, K. 严重卵巢功能障碍患者的生育能力保存。可视化实验杂志:JoVE。(169),e62098 (2021)。

Succu, S., Serra, E., Gadau, S., Varcasia, A., Berlinguer, F. 从绵羊成年和青春期前卵巢收集的体外成熟卵母细胞的玻璃化。可视化实验杂志:JoVE。(173),e62272 (2021)。

社论

生殖功能下降或受损——即生育能力低下和不孕症——过去被视为影响在生育过程中挣扎的个人或夫妇的成就感和福祉的问题。现代生活方式、预期寿命延长、生育推迟和环境污染共同增加了生育不足和不孕症的发生,而生育不足和不孕症目前被认为是一个公共卫生问题。辅助生殖技术 (ART) 的发展,在许多情况下与微创外科手术相关,有望至少部分恢复生殖功能,并且对肿瘤患者(甚至是儿科年龄)的生育能力保存越来越感兴趣。此外,抗逆转录病毒疗法在生物医学领域之外也有相当大的应用。例如,现代农业的发展使得能够有效地扩大根据生产性状选择的动物的后代,从而对牲畜的可持续性和盈利能力产生重大影响。此外,野生动物保护计划通常依赖于广泛的辅助繁殖策略。其中最著名的例子是生物救援项目,该项目应用“先进的繁殖技术来拯救北方白犀牛等极度濒危的哺乳动物”。然而,灭绝威胁着许多本土家养品种,这些品种在全球范围内被广泛传播的生产力更高的世界性品种所取代。因此,保护生育力对于保护牲畜遗传资源的生物多样性、为子孙后代的生产者和消费者提供这些资源也变得至关重要。在这种观点中,配子和胚胎的冷冻库被建议作为一种 异地 保护策略,因为它有可能恢复受威胁甚至灭绝的物种或家养品种。然而,虽然胚胎和精子冷冻保存在许多物种中已经相当成熟,但包括线粒体 DNA 在内的母体遗产的保存效率并不高。配子来源有限、成年祖细胞的缺乏以及卵母细胞的生物物理复杂性是主要限制因素之一。

本集合的目的是提供对几种方法论方法的见解,这些方法选择了最成功的方法,这些方法已经实施,以克服跨越不同哺乳动物物种的一些所描述的限制。

传统上, 体外 胚胎生产 (IVP) 利用在 体内 生长的卵母细胞,并从卵巢环境中提取为未成熟、完全生长的卵母细胞 - 然后进行 体外 成熟 (IVM) - 或作为成熟卵母细胞。第二种方法是人类医学辅助生殖的典型方法,需要激素刺激。然而,只有非常有限数量的配子可以通过这种方式招募,并且绝大多数卵巢储备仍未开发。在这里,Barros 及其同事1 描述了获取(至少部分)未开发资源的方法论方法,重点关注从完全成年之前的发育阶段收集的奶牛生长卵母细胞。具体来说,从小窦卵泡中收集的配子在 体外 培养,然后可用于IVM,就像传统的牛IVP方案一样。

如上所述,IVM 步骤通常不应用于人类,因为与其他物种相比,该过程的效率较低。然而,当无法在化疗、放疗或手术前安排激素刺激时,例如,对于青春期前的患者,或者当干预必须立即进行时,或者已知对卵巢刺激敏感时,IVM 构成了一种生育力保留选择。在这种情况下,Liu 及其同事2 建议对接受良性妇科手术的患者采用手术和生物技术相结合的方法,即在妇科手术 (OP-IVM) 的背景下检索用于 IVM 的卵母细胞。患者生育能力的保存是通过卵母细胞冷冻保存或受精来完成的。

实际上,只要有伴侣,胚胎冷冻保存是首选,因为与卵母细胞冷冻相比,胚胎冷冻保存具有更高的标准化和成功率。卵母细胞实际上是一个大细胞,具有不利的表面/体积比,重要的脂质含量,并被蛋白质架包围,所有这些特征使该细胞不易受冷冻保护剂渗透,甚至在冷冻和超快速冷冻期间温度下降的速度。然而,这种方法将使人类患者和动物标本的生育力保存计划受益匪浅。在这种观点中,提出了两种方案,可促进猫和绵羊卵母细胞中的卵母细胞超快速冷冻,也称为玻璃化3,4。虽然 Succu 及其同事强调了变暖后培养条件和时机对于恢复幼年供体卵母细胞发育潜力的重要性4 这也可能对青春期前的人类患者产生影响,但 Colombo 和 Luvoni 将注意力集中在开发适合现场的方案上,主要旨在保护野生动物生物多样性3。

卵母细胞冷冻的另一种选择是冷冻保存卵巢碎片。这些片段最终可以事先耗尽较大的卵母细胞,以用于其他程序,如 Brouillet 等人 5 所描述的那样。然后必须培养卵巢碎片,以允许卵泡和封闭的卵母细胞生长,直到达到合适的阶段。或者,它们可以重新嫁接6.然而,这种方法在很大程度上仍然是实验性的,尽管取得了一些成功,提供了可行性的原则证明,但它仍然需要相当大的努力,不仅从研发的角度来看,而且在基础生物学/生理学层面,正如 Winship 和合作者提供的贡献所指出的那样7。

最后但并非最不重要的一点是,生育力保存强制性涉及形成的胚胎植入和足月发育的可能性。在这种观点中,报道了一种利用微创手术干预对马进行适当的母胎识别的方法8。

本文为正在寻找保留生育力的尖端方法的研究和医学团体提供了全面的生物技术和外科方法集合,希望彻底的方案共享将有助于改进现有实践和批判性思考该领域的相关挑战以及如何克服这些挑战。

披露

作者没有什么可透露的。

致谢

作者感谢 Ministero dell'Istruzione dell'Università e della Ricerca-MIUR 的 'Programmi di Ricerca Scientifica di Rilevante Interesse Nazionale-PRIN 2017' 的资金来源,资助号 20172N2WL3_002。

参考文献

  1. Barros, R. G., Lodde, V., Franciosi, F., Luciano, A. M. In vitro culture strategy for oocytes from early antral follicle in cattle. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (161), e61625(2020).
  2. Liu, T., et al. OP-IVM: Combining in vitro maturation after oocyte retrieval with gynecological surgery. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (171), e61647(2021).
  3. Colombo, M., Luvoni, G. C. Minimum volume vitrification of immature feline oocytes. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (160), e61523(2020).
  4. Succu, S., Serra, E., Gadau, S., Varcasia, A., Berlinguer, F. Vitrification of in vitro matured oocytes collected from adult and prepubertal ovaries in sheep. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (173), e62272(2021).
  5. Brouillet, S., et al. Cryopreservation of oocytes retrieved from ovarian tissue to optimize fertility preservation in prepubertal girls and women. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (164), e61777(2020).
  6. Kawagoe, Y., Kawamura, K. Fertility preservation in patients with severe ovarian dysfunction. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (169), e62098(2021).
  7. Winship, A. L., Sarma, U. C., Alesi, L. R., Hutt, K. J. Accurate follicle enumeration in adult mouse ovaries. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (164), e61782(2020).
  8. Ponthier, J., de la Rebière, G., Salciccia, A., Deleuze, S. Endoscopy guided photoablation of endometrial cysts using a 980 nm laser with a contact fiber in mares. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (161), e61569(2020).

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