Herstellung und Verwendung von anpassbaren Agaroseformen für die gerüstfreie Ovarialfollikelkultur von Mäusen

Hannes Campo; Prianka H. Hashim; Emily J. Zaniker-Gomez; Samuel Gauthier; Zihang Yan; Hao F. Zhang; James A. Ankrum; Francesca E. Duncan

doi:10.3791/68871

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Methodenartikel

Herstellung und Verwendung von anpassbaren Agaroseformen für die gerüstfreie Ovarialfollikelkultur von Mäusen

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DOI:

10.3791/68871

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24. Oktober 2025

Hannes Campo^*¹ , Prianka H. Hashim^*¹ , Emily J. Zaniker-Gomez¹ , Samuel Gauthier¹ , Zihang Yan² , Hao F. Zhang² , James A. Ankrum³ , Francesca E. Duncan¹

¹Department of Obstetrics and Gynecology, Feinberg School of Medicine, Northwestern University, ²Department of Biomedical Engineering, Northwestern University, ³Roy J. Carver Department of Biomedical Engineering, Pappajohn Biomedical Institute, University of Iowa

^* These authors contributed equally

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Wir beschreiben Methoden zur Kultivierung von Ovarialfollikeln in einer neuartigen gerüstfreien Agaroseform, die die in vitro Gametogenese ergänzen.

Zusammenfassung

Der Eierstockfollikel ist die funktionelle Einheit des Eierstocks, die Hormone und Gameten produziert, die für die Aufrechterhaltung der weiblichen Fortpflanzungsfunktion und Gesundheit benötigt werden. Die Fähigkeit, Follikulogenese, Eisprung und Luteinisierung in vitro zu rekapitulieren, hat einen breiten grundlegenden, translationalen und klinischen Nutzen. Die fortschrittlichsten In-vitro-Follikelwachstumssysteme behalten die dreidimensionale (3D) Architektur des Follikels bei, die für die Entwicklung meiotisch kompetenter Metaphase-II-Eizellen beim Menschen von entscheidender Bedeutung ist. Kürzlich wurde eine gerüstfreie Methode für das in vitro Follikelwachstum von mehrschichtigen Sekundärfollikeln der Maus entwickelt und validiert. Zu diesem Zweck wurden kundenspezifische 3D-gedruckte Formen verwendet, um Agarose mit Mikrovertiefungen zu mikrostrukturieren, die die volumetrische Ausdehnung der Follikel ermöglichen. Follikel, die in dieser gerüstfreien Umgebung gezüchtet wurden, zeigten eine vergleichbare Hormonproduktion und Lebensfähigkeit im Vergleich zu etablierten Alginat-basierten verkapselten In-vitro-Follikelwachstumssystemen (eIVFG). Wichtig ist, dass Agarose-Mikrovertiefungen eine skalierbare Methode sind, technisch weniger anspruchsvoll sind und im Vergleich zu eIVFG ein verbessertes Follikelwachstum und eine verbesserte Ovulationsrate aufweisen. Diese Methode erzeugt anpassbare Schimmelpilze, die mit der Eizelle biokompatibel sind, einer Zelle, die sehr empfindlich auf materialspezifische Sickerwässer und andere Umweltschadstoffe reagiert. Darüber hinaus werden Follikel in diesem System in derselben Fokusebene kultiviert, was eine Echtzeit-Zeitraffer-Bildgebung und -Analyse ermöglicht. Um die Zugänglichkeit dieses neuen Ansatzes zu verbessern, werden in diesem Artikel die Methoden beschrieben, die zum Entwerfen und 3D-Drucken von Masterformen, zur Herstellung von Silikonformen für 24- oder 96-Well-Platten und zur Kultivierung isolierter mehrschichtiger sekundärer Ovarialfollikel in den Agaroseformen erforderlich sind. Dieses Setup kann auch in ein kostengünstiges Zeitraffer-Bildgebungssystem integriert werden, das eine morphokinetische Analyse ermöglicht. Darüber hinaus können Schimmelpilze für nachgelagerte histologische Analysen paraffineingebettet werden. Insgesamt ist diese benutzerfreundliche Methode ein vielseitiges Werkzeug für die Follikelkultur und kann weiter angepasst werden, um die Differenzierung und Reifung von Keimzellen im Kontext des Follikels zu fördern und eine vollständige In-vitro-Gametogenese aufrechtzuerhalten.

Einleitung

Die Eizelle oder weibliche Gamete trägt den Großteil des Zytoplasmas und die Hälfte des genetischen Materials zum Embryo bei der Befruchtung bei, was für die Entwicklung der nächsten Generation unerlässlich ist. Die Oogenese beginnt während der Embryonalentwicklung, wenn die primordialen Keimzellen in die Meiose eintreten und in der Prophase I verharren. Diese Eizellen befinden sich in den primordialen Follikeln und bilden die ovarielle Reserve, einen endlichen und nicht erneuerbaren Pool, aus dem sie nach und nach rekrutiert werden. Follikel entwickeln sich in einem Prozess, der als Follikulogenese bekannt ist, mit dem Ziel, letztend....