哺乳類における雌の生殖能力維持の課題と解決策

Federica Franciosi

doi:10.3791/63613

方法論記事

哺乳類における雌の生殖能力維持の課題と解決策

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DOI:

10.3791/63613

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2021年12月10日

Federica Franciosi¹

¹Department of Health, Animal Science and Food Safety, University of Milan

この記事について

要約

議論された記事:

Ponthier、J.、de la Rebière、G.、Salciccia、A.、Deleuze、S.内視鏡ガイドによる子宮内膜嚢胞の光アブレーション、980 nmレーザーと牝馬の接触繊維。視覚化実験ジャーナル:JoVE。(161)、E61569(2020)。

Colombo, M., Luvoni, G. C. 未熟なネコ卵子の最小体積ガラス化。視覚化実験ジャーナル:JoVE。(160)、E61523(2020)。

Barros, R. G., Lodde, V., Franciosi, F., Luciano, A. M.ウシの初期胞状卵胞からの卵子のin vitro培養戦略。視覚化実験ジャーナル:JoVE。(161)、E61625(2020)。

Liu, T. et al. OP-IVM: 卵子回収後の体外成熟と婦人科手術の組み合わせ。視覚化実験ジャーナル:JoVE。(171)、E61647(2021年)。

Brouillet, S. et al. 思春期前の少女と女性の生殖能力保存を最適化するための卵巣組織から採取した卵子の凍結保存。視覚化実験ジャーナル:JoVE。(164)、E61777(2020)。

Winship, A. L., Sarma, U. C., Alesi, L. R., Hutt, K. J. 成体マウス卵巣における正確な卵胞の列挙。視覚化実験ジャーナル:JoVE。(164)、E61782(2020)。

Kawagoe, Y., Kawamura, K. 重篤な卵巣機能障害患者における妊孕性温存.視覚化実験ジャーナル:JoVE。(169)、E62098(2021)。

Succu, S., Serra, E., Gadau, S., Varcasia, A., Berlinguer, F. 羊の成体および思春期前の卵巣から採取したin vitro成熟卵子のガラス化.視覚化実験ジャーナル:JoVE。(173)、E62272(2021)。

編集記事

生殖機能の低下または障害、つまり不妊症や不妊症は、かつては出産に苦労している個人やカップルの充実感と幸福に影響を与える問題と見なされていました。現代のライフスタイル、平均余命の延長、出産の延期、環境汚染が一致し、現在公衆衛生上の問題として認識されている低妊症と不妊症の発生を増加させました。生殖補助医療 (ART) の開発は、多くの場合、低侵襲外科手術に関連しており、少なくとも部分的には生殖機能を回復する可能性が期待されており、小児年齢であっても腫瘍患者の生殖能力温存に対する関心が高まっています。さらに、ARTは生物医学分野以外でもかなりの用途を見出しました。たとえば、現代の農業は、生産的な形質のために選択された動物の子孫を効率的に増幅させる可能性を備えて進化しており、家畜の持続可能性と収益性に大きな影響を与えています。また、野生生物保護プログラムは、多くの場合、幅広い生殖補助医療戦略に依存しています。最も注目すべき例の中には、「キタシロサイのような絶滅の危機に瀕している哺乳類を救うための高度な生殖技術」を適用したバイオレスキュープロジェクトがあります。しかし、絶滅は多くの在来種の国内品種を脅かしており、より生産性の高いコスモポリト品種の普及に世界的に取って代わられています。したがって、生殖能力の保存は、家畜の遺伝資源の生物多様性を保護し、将来の世代の生産者と消費者が利用できるようにするためにも不可欠になっています。この見解では、配偶子と胚のクライオバンクは、絶滅の危機に瀕している、または絶滅した種や国内の品種を復活させる可能性を秘めているため、 生息域外 の保全戦略として提案されています。しかし、胚と精子の凍結保存は多くの種で非常に確立されていますが、ミトコンドリアDNAを含む母体遺産の保存はそれほど効率的ではありません。配偶子の供給源が限られていること、成体前駆細胞の欠如、および卵母細胞の生物物理学的複雑さが主な制限要因の1つです。

このコレクションの目的は、さまざまな哺乳類種にまたがる、記載されている限界のいくつかを克服するために実装された、最も成功したものの中から選ばれたいくつかの方法論的アプローチについての洞察を提供することです。

伝統的に、 in vitro 胚産生 (IVP) では、 in vivo で 増殖し、卵巣から未熟で完全に成長した卵母細胞として抽出され、その後 in vitro 成熟 (IVM) を受けます。2番目のアプローチは、人間の医学的生殖補助医療の典型であり、ホルモン刺激が必要です。ただし、この方法で募集できる配偶子は非常に限られており、卵巣予備能の大部分は未開発のままです。ここでは、少なくとも部分的には未開発の資源にアクセスするための方法論的アプローチが、完全に成長したものに先立つ発達段階から収集された牛の成長卵母細胞に焦点を当てて、Barrosと同僚¹によって説明されています。具体的には、小さな胞状卵胞から採取された配偶子は in vitro で培養され、ウシIVPの従来のスキームと同様にIVMに使用できます。

上記のように、IVMステップは、他の種に比べてプロセスの効率が低いため、通常は人間には適用されません。ただし、化学療法、放射線療法、または手術の前にホルモン刺激をスケジュールできない場合、たとえば思春期前の年齢の患者の場合、または介入を即時に行う必要がある場合、または卵巣刺激に対する感受性が知られている場合、IVM は妊孕性温存の選択肢となります。このシナリオでは、Liu と同僚² は、良性婦人科手術を受ける患者に対して、IVM 用の卵母細胞を婦人科手術 (OP-IVM) の状況に応じて回収する、外科的アプローチとバイオテクノロジーを組み合わせたアプローチを提案しています。患者の生殖能力の保存は、卵母細胞の凍結保存または受精によって完了します。

実際、パートナーがいるときはいつでも、卵母細胞の凍結と比較して標準化と成功率が高いため、胚凍結保存が好まれます。卵母細胞は実際には大きな細胞であり、表面/体積比が不利で、脂質含有量が重要で、タンパク質棚に包まれており、これらすべての特性により、この細胞は凍結保護剤の浸透や、凍結および超急速凍結中の温度低下率にあまり適していません。しかし、動物標本と同様にヒト患者における妊孕性温存スキームは、そのようなアプローチによって大きな恩恵を受けるでしょう。この見解では、ネコおよびヒツジの卵母細胞において、ガラス化としても知られる卵母細胞の超急速凍結を促進する2つのプロトコルが提示されています^3,4。Succuらは、若年^ドナーの卵母細胞発育能を回復するための温暖化後の培養条件とタイミングの重要性を強調しており4、これは思春期前のヒト患者にも影響を与える可能性があるが、ColomboとLuvoniは、主に野生生物の生物多様性の保護を目的とした、現場に適したプロトコルの開発に注意を向け^{ている3。}

卵母細胞凍結の代替オプションは、卵巣断片の凍結保存です。これらの断片は、最終的に、Brouilletらによって説明されているように、他の手順に運ばれるために、より大きな卵母細胞を以前に枯渇させる^{ことができます5。}その後、卵胞と封入された卵母細胞の成長を可能にするために、適切な段階に達するまで卵巣断片を培養する必要があります。あるいは、再接ぎ木することもできます⁶。しかし、このアプローチは依然として大部分が実験的であり、実現可能性の原理の証明を提供するいくつかの成功にもかかわらず、Winshipと共同研究者によって提供された貢献によって指摘されているように、研究開発の観点からだけでなく、基本的な生物学/生理学レベルでもかなりの努力^{が必要です7。}

最後になりましたが、生殖能力の温存には、形成された胚が着床し、満期まで発達する可能性が必須に含まれます。この見解では、馬への低侵襲外科的介入を利用して、適切な母体と胎児の認識を確保するためのアプローチが報告されています⁸。

ここでは、妊孕性温存のための最先端の方法論を探している研究および医療グループ向けに、バイオテクノロジーおよび外科的アプローチの包括的なコレクションを紹介し、徹底的なプロトコルの共有が既存の慣行の改善と、現場での関連する課題とその克服方法についての批判的思考に役立つことを期待しています。

開示事項

著者らは開示するものは何もない。

謝辞

著者は、Ministero dell'Istruzione dell'Università e della Ricerca-MIURの資金源「Programmi di Ricerca Scientifica di Rilevante Interesse Nazionale-PRIN 2017」に感謝したいと思います。20172N2WL3_002、助成金番号。

参考文献

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).
Liu, T., et al. OP-IVM: Combining in vitro maturation after oocyte retrieval with gynecological surgery. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (171), e61647(2021).
Colombo, M., Luvoni, G. C. Minimum volume vitrification of immature feline oocytes. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (160), e61523(2020).
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).
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).
Kawagoe, Y., Kawamura, K. Fertility preservation in patients with severe ovarian dysfunction. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (169), e62098(2021).
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).
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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