Сниженные или нарушенные репродуктивные функции, а именно гипофертильность и бесплодие, раньше рассматривались как проблемы, влияющие на полноценность и благополучие людей или пар, испытывающих трудности в деторождении. Современный образ жизни, более высокая продолжительность жизни, отсроченное деторождение и загрязнение окружающей среды привели к увеличению случаев гипофертильности и бесплодия, которые в настоящее время воспринимаются как проблема общественного здравоохранения. Развитие вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ), во многих случаях связанных с минимально инвазивными хирургическими процедурами, обещает восстановление, по крайней мере, частично, репродуктивных функций и вызывает все больший интерес к сохранению фертильности у онкологических больных, даже детского возраста. Кроме того, АРТ нашла значительное применение за пределами биомедицинской сферы. Например, современное сельское хозяйство развивалось с возможностью эффективного увеличения потомства животных, отобранных по продуктивным признакам, что значительно влияет на устойчивость и прибыльность скота. Кроме того, программы по сохранению дикой природы часто опираются на широкий спектр вспомогательных стратегий репродукции. Среди наиболее заметных примеров — проект BioRescue, который применяет «передовые репродуктивные технологии для спасения находящихся под угрозой исчезновения млекопитающих, таких как северный белый носорог». Вымирание, однако, угрожает многим местным домашним породам, которые во всем мире вытесняются более продуктивными космополитичными породами. Таким образом, сохранение плодородия стало необходимым также для сохранения биоразнообразия генетических ресурсов домашнего скота, чтобы сохранить их доступными для будущих поколений производителей и потребителей. С этой точки зрения, криобанк гамет и эмбрионов предлагается в качестве стратегии сохранения ex situ, поскольку он обладает потенциалом для возрождения находящихся под угрозой исчезновения или даже вымерших видов или домашних пород. Однако, в то время как криоконсервация эмбрионов и сперматозоидов у многих видов довольно хорошо изучена, сохранение материнского наследия, включающего митохондриальную ДНК, не столь эффективно. Ограниченный источник гамет, нехватка взрослых клеток-предшественников, а также биофизическая сложность ооцитов относятся к числу основных ограничивающих факторов.
Цель этой коллекции состоит в том, чтобы дать представление о нескольких методологических подходах, выбранных среди наиболее успешных, которые были реализованы для преодоления некоторых из описанных ограничений, охватывающих различные виды млекопитающих.
Традиционно, при производстве эмбрионов in vitro (IVP) используются ооциты, выращенные in vivo и извлеченные из контекста яичников в виде незрелых, полностью выращенных ооцитов, которые затем подвергаются созреванию in vitro (IVM), или в виде зрелых ооцитов. Второй подход типичен для вспомогательной репродукции у человека и требует гормональной стимуляции. Тем не менее, только очень ограниченное количество гамет может быть рекрутировано таким образом, и подавляющее большинство овариального резерва остается неиспользованным. В этой статье Барроси коллеги описывают методологические подходы к доступу, по крайней мере частично, к неиспользованным ресурсам, уделяя особое внимание ооцитам, выращиваемым коровами, собранным на стадиях развития, которые предшествуют полностью выращенным. В частности, гаметы, собранные из небольших антральных фолликулов, культивируются in vitro и затем могут быть использованы для IVM, как в традиционных схемах IVP крупного рогатого скота.
Как упоминалось выше, стадия IVM обычно не применяется у людей из-за более низкой эффективности процесса по сравнению с другими видами. Однако, когда гормональная стимуляция не может быть запланирована перед химиотерапией, лучевой терапией или хирургическим вмешательством, например, у пациентов препубертатного возраста, или когда вмешательство должно быть немедленным, или когда существует известная восприимчивость к стимуляции яичников, IVM представляет собой вариант сохранения фертильности. В этом сценарии Лю и коллеги2 предлагают комбинированный хирургический и биотехнологический подход для пациенток, перенесших доброкачественную гинекологическую операцию, в соответствии с которым ооциты для IVM извлекаются контекстуально с помощью гинекологической операции (OP-IVM). Сохранение фертильности пациентки завершается криоконсервацией или оплодотворением ооцитов.
На самом деле, когда есть партнер, криоконсервация эмбрионов предпочтительна из-за более высокой стандартизации и успеха по сравнению с замораживанием ооцитов. Ооцит на самом деле является большой клеткой, имеющей невыгодное соотношение поверхности к объему, важным содержанием липидов и окутанной белковой полкой, все эти характеристики делают эту клетку плохо поддающейся проникновению криопротекторов и даже скорости снижения температуры при замораживании и сверхбыстрой заморозке. Тем не менее, схемы сохранения фертильности, как у людей, так и у животных, значительно выиграют от такого подхода. С этой точки зрения представлены два протокола, которые способствуют сверхбыстрой заморозке ооцитов, также известной как витрификация, в ооцитах кошек и овец 3,4. В то время как Сукку и его коллеги подчеркивают важность условий и сроков после потепления для восстановления потенциала развития ооцитов у юныхдоноров4, что может иметь последствия и для пациентов препубертатного возраста, Коломбо и Лувони сосредотачивают свое внимание на разработке благоприятных для полевых условий протоколов, в основном направленных на сохранение биоразнообразия дикой природы3.
Альтернативным вариантом замораживания ооцитов является криоконсервация фрагментов яичников. Эти фрагменты в конечном итоге могут быть ранее истощены более крупными ооцитами, предназначенными для других процедур, описанных в Brouillet et al.5. Затем фрагменты яичников должны быть культивированы, чтобы обеспечить рост фолликулов и замкнутых ооцитов до тех пор, пока не будут достигнуты подходящие стадии. В качестве альтернативы они могут быть перепривиты6. Этот подход, однако, остается в значительной степени экспериментальным и, несмотря на некоторый успех, обеспечивающий доказательство принципиальной осуществимости, он по-прежнему требует значительных усилий не только с точки зрения исследований и разработок, но и на уровне фундаментальной биологии/физиологии, как указано в вкладе Уиншипа и его коллег.
И последнее, но не менее важное: сохранение фертильности в обязательном порядке включает в себя возможность имплантации сформированного эмбриона и его развития до срока. С этой точки зрения, сообщается о подходе к обеспечению надлежащего распознавания матери и плода с использованием минимально инвазивных хирургических вмешательств у лошади8.
Здесь представлена обширная коллекция биотехнологических и хирургических подходов для исследовательских и медицинских групп, которые ищут передовые методологии для сохранения фертильности, в надежде, что тщательный обмен протоколами будет полезен для улучшения существующей практики и для критического осмысления актуальных проблем в этой области и способов их преодоления.