Безопасное восстановление фертильности после рака: новые подходы с использованием замороженной ткани яичников

Содержание

• Введение: Перспективы и сложности криоконсервации ткани яичников
• Методология исследования
• Пять экспериментальных стратегий безопасности
• Созревание ооцитов in vitro
• Создание искусственного яичника
• Методы очистки для элиминации раковых клеток
• Созревание ооцитов методом ксенотрансплантации
• Оогенез на основе стволовых клеток
• Клиническое значение для онкологических пациентов
• Современные ограничения и проблемы
• Рекомендации для пациентов и врачей
• Информация об источнике

Введение: Перспективы и сложности криоконсервации ткани яичников

Криоконсервация ткани яичников (заморозка и хранение ткани) стала признанным методом сохранения фертильности, особенно важным для девочек до полового созревания и пациенток, которым требуется срочное начало противоопухолевой терапии. Метод предполагает удаление и заморозку ткани яичников до начала химио- или лучевой терапии, способных повредить репродуктивную функцию. Эффективность методики подтверждена — во всём мире зарегистрировано более 200 родов после трансплантации размороженной ткани.

Крупные исследования демонстрируют обнадёживающие результаты. По данным европейских центров, вероятность рождения живого ребёнка после трансплантации составляет 26%. Другое многоцентровое исследование показало ещё более высокий показатель — 41,6% успешных родов. Эти результаты побудили профессиональные сообщества, включая Американское общество репродуктивной медицины и Европейское общество репродукции человека и эмбриологии, признать методику рутинной практикой, а не экспериментальной процедурой.

Однако сохраняются серьёзные опасения по поводу безопасности. Замороженная ткань яичников, хранящаяся до или после лечения, может содержать метастатические раковые клетки. После разморозки и трансплантации эти клетки способны вызвать рецидив заболевания. Хотя риск невелик для большинства солидных опухолей, при гематологических malignancies, таких как лейкемия, вероятность наличия злокачественных клеток в ткани достигает 50%.

Даже минимальный риск рецидива остаётся тревожным, что стимулирует разработку инновационных методик для его предотвращения. Данный обзор рассматривает пять экспериментальных стратегий, которые в будущем могут обеспечить более безопасное восстановление фертильности у онкологических пациенток.

Методология исследования

Систематический обзор проведён в соответствии с рекомендациями PRISMA (Предпочтительные элементы отчётности для систематических обзоров и мета-анализов). Протокол исследования зарегистрирован в Международном проспективном регистре систематических обзоров (PROSPERO, ID CRD42020197284).

Поиск в базах данных MEDLINE (через PubMed), EMBASE и Кокрановской библиотеке проведён 8 июля 2021 года. Разработана детальная поисковая стратегия с использованием терминов Medical Subject Headings и ключевых слов, связанных с криоконсервацией ткани яичников и сохранением фертильности.

Критерии включения: оригинальные исследования по безопасному восстановлению фертильности с использованием криоконсервированной ткани яичников, эксперименты на человеческой ткани, публикации на английском языке с 1 января 2000 года по 8 июля 2021 года, фокус на предотвращении рецидива рака. 2000 год выбран как год первой успешной трансплантации размороженной ткани яичников человеку.

Два автора независимо оценили исследования с помощью веб-приложения Rayyan QCRI. Проведён скрининг заголовков, аннотаций и ключевых слов, затем — полнотекстовый анализ. Разногласия разрешались обсуждением или при участии третьего рецензента. Дополнительно изучены списки литературы отобранных публикаций.

Из 12 722 записей и 18 дополнительных исследований удалены дубликаты, проведён скрининг 8 914 записей. 166 статей оценены на соответствие критериям, 31 исследование включено в качественный синтез. Исследования 2004–2021 годов сгруппированы по пяти стратегиям безопасности.

Пять экспериментальных стратегий безопасности

Обзор выявил пять экспериментальных подходов к безопасному использованию криоконсервированной ткани яичников для восстановления фертильности после лечения рака. Каждая стратегия направлена на предотвращение рецидива заболевания.

Пять стратегий включают:

• Созревание ооцитов in vitro (IVM): Выделение и созревание яйцеклеток в лабораторных условиях для ЭКО без трансплантации ткани
• Создание искусственного яичника: Разработка биологического каркаса для размещения фолликулов с одновременным удалением раковых клеток
• Методы очистки: Техники уничтожения злокачественных клеток в ткани коркового слоя яичника
• Ксенотрансплантация: Созревание ооцитов путём трансплантации ткани иммунодефицитным животным
• Оогенез на основе стволовых клеток: Генерация новых яйцеклеток из стволовых клеток для восстановления фертильности

Все стратегии остаются экспериментальными и не достигли стадии клинических испытаний. Это перспективные, но предварительные подходы, требующие дальнейших исследований для оценки безопасности и эффективности. Этические аспекты, особенно ксенотрансплантации и методов на основе стволовых клеток, требуют тщательного обсуждения перед клиническим применением.

Несмотря на экспериментальный статус, эти инновационные подходы могут в будущем обеспечить безопасное восстановление фертильности для онкологических пациенток, особенно с высоким риском метастазов в яичники. Далее каждая стратегия рассмотрена подробно, включая текущее состояние исследований и потенциал для клинического применения.

Созревание ооцитов in vitro

Созревание in vitro (IVM) предполагает сбор незрелых яйцеклеток из ткани яичников и их созревание в лаборатории. Полученные зрелые ооциты можно оплодотворить методом ЭКО и перенести эмбрионы пациентке без трансплантации потенциально contaminated ткани. Этот подход полностью исключает риск рецидива рака.

Исследователи разработали методики IVM с использованием ооцитов, полученных тремя способами. Обзор фокусируется на IVM ооцитов из ткани, собранной при овариэктомии, так как этот метод применим к криоконсервированной ткани онкологических пациенток.

Для IVM ооцитов из изолированных фолликулов или фрагментов ткани разработаны сложные культуральные системы, иногда включающие многоступенчатые процессы. Разные стадии развития ооцитов требуют различных методик созревания.

Телфер и коллеги pioneered двухступенчатую культуральную систему в 2008 году. Их исследование показало, что униламинарные фолликулы человека можно активировать в свежей корковой ткани. На второй стадии вторичные фолликулы изолировали и культивировали с активином А для дальнейшего роста.

В 2018 году Маклафлин и коллеги разработали более сложную многоступенчатую систему. Свежую ткань фрагментировали, позволяя фолликулам расти до вторичной стадии in situ. Затем фолликулы диссектировали и культивировали с активином А и ФСГ, получая кумулюс-ооцитарные комплексы со зрелыми ооцитами.

Однако ооциты, созревшие in vitro, показали аномалии по сравнению с естественными: атипичные крупные полярные тельца и менее выраженную экспансию кумулюса.

Альтернативный подход — культивирование изолированных преантральных фолликулов в трёхмерных альгинатных матриксах. Эти матриксы обеспечивают физическую поддержку, улучшая рост фолликулов и созревание ооцитов. Исследования также показали увеличение продукции эстрадиола, что указывает на улучшенную функцию фолликулов.

Создание искусственного яичника

Подход с искусственным яичником предполагает создание биологического каркаса, поддерживающего развитие фолликулов при одновременном удалении раковых клеток. Цель — обеспечить безопасную среду для трансплантации без риска рецидива.

Исследователи испытали различные натуральные и синтетические материалы для каркасов: фибрин, агарозу, Matrigel и комбинации фибриногена/тромбина. Каждый материал предлагает преимущества для выживания и роста фолликулов.

Механические свойства материала significantly влияют на развитие фолликулов. Идеальный матрикс должен обеспечивать поддержку и обмен питательными веществами. Фибриновые матриксы наиболее близки по ультраструктуре и жёсткости к ткани коркового слоя яичника человека.

Кроме искусственных матриксов, изучается использование децеллюляризированной коры яичника человека. После удаления клеточного материала остаётся каркас внеклеточного матрикса, который можно заселить очищенными фолликулами пациентки.

Подход предлагает несколько преимуществ: возможность скрининга каркаса на раковые клетки и оптимизацию среды для развития фолликулов. Однако создание fully функционального искусственного яичника, поддерживающего полное развитие фолликулов и гормональную функцию, remains challenging.

Текущие исследования focused на оптимизацию материалов каркаса, разработку методик повторного заселения и обеспечение долгосрочного выживания фолликулов. Подход remains на ранних экспериментальных стадиях и требует дальнейших исследований.

Стратегии очистки для элиминации раковых клеток

Стратегии очистки направлены на удаление злокачественных клеток из ткани яичника перед трансплантацией при сохранении жизнеспособности фолликулов. Это позволяет использовать собственную ткань пациентки, сохраняя естественную среду для развития фолликулов.

Исследуются несколько методик: физическое разделение, химическая обработка, иммунологические подходы и фотодинамическая терапия. Каждый метод aims избирательно уничтожить раковые клетки, сохранив фолликулы.

Методы физического разделения используют различия в размере и плотности между раковыми клетками и фолликулами. Например, центрифугирование в градиенте плотности позволяет отделить мелкие раковые клетки от крупных фолликулярных структур. Однако методы могут не устранять все раковые клетки.

Химические методы предполагают обработку ткани противоопухолевыми препаратами. Сложность — найти агенты, уничтожающие раковые клетки без повреждения фолликулов. Исследуются различные химиотерапевтические агенты, концентрации и время экспозиции.

Иммунологические методы используют антитела, специфичные к маркерам раковых клеток. Антитела могут быть конъюгированы с токсинами или использоваться для маркировки клеток. Подход требует идентификации надёжных раково-специфичных маркеров.

Фотодинамическая терапия использует светочувствительные соединения, поглощаемые раковыми клетками. При активации светом соединения производят токсичные формы кислорода. Метод эффективен для поверхностной деконтаминации, но менее — для клеток deep в ткани.

Основная сложность — обеспечить полное удаление раковых клеток при сохранении жизнеспособности фолликулов. Даже несколько оставшихся клеток могут вызвать рецидив. Разрабатываются чувствительные методы детекции, но задача remains технически сложной.

Созревание ооцитов через ксенотрансплантацию

Ксенотрансплантация предполагает пересадку человеческой ткани яичника иммунодефицитным животным для поддержки развития фолликулов и созревания ооцитов. Зрелые ооциты затем можно получить от животного и использовать для ЭКО, избегая трансплантации ткани пациентке и риска рецидива.

Подход использует естественную среду яичника животного для поддержки полного развития фолликулов. Кровеносная система животного обеспечивает гормоны и питательные вещества, potentially улучшая качество ооцитов compared to полностью in vitro системам.

Обычно используют иммунодефицитных мышей как хозяев. Ткань трансплантируют под капсулу почки или в яичниковую бурсу для удобного мониторинга и извлечения.

Исследования показали, что человеческая ткань может выживать и функционировать у мышей, с развитием фолликулов. Однако эффективность получения зрелых ооцитов remains низкой. Optimizing техники трансплантации и условия хозяина — текущая задача.

Этические соображения — значительная проблема. Использование животных raises вопросы благополучия животных, межвидовой передачи заболеваний и этической приемлемости. Регуляторные барьеры также существенны и vary между странами.

Проблемы безопасности include потенциальная передача патогенов и контаминация. Необходимы строгие протоколы для разделения биологических систем.

Несмотря на сложности, ксенотрансплантация provides ценный исследовательский инструмент и potential путь восстановления фертильности, если этические и safety проблемы будут решены.

Оогенез на основе стволовых клеток

Подходы на основе стволовых клеток aim генерировать новые ооциты из стволовых клеток, providing неограниченный источник яйцеклеток без трансплантации ткани. Это полностью избегает риска рецидива, так как не использует потенциально contaminated ткань.

Исследуются несколько типов стволовых клеток: эмбриональные, индуцированные плюрипотентные (иПСК) и овариальные. Каждый тип offers преимущества и сложности.

Эмбриональные стволовые клетки могут дифференцироваться в ооциты, но их использование involves этические вопросы, и полученные яйцеклетки будут иметь генетический материал донора, если не созданы через терапевтическое клонирование.

иПСК создаются перепрограммированием собственных клеток пациентки (например, клеток кожи) в плюрипотентное состояние. Они могут быть дифференцированы в ооциты с генетическим материалом пациентки, avoiding этических проблем и обеспечивая генетическую совместимость.

Некоторые исследования suggest, что яичник может содержать стволовые клетки, способные генерировать новые ооциты, оспаривая традиционное представление о фиксированном запасе яйцеклеток. Если подтвердится, эти клетки можно собрать, расширить в культуре и дифференцировать в зрелые ооциты.

Генерация функциональных ооцитов из стволовых клеток extremely сложна и not fully понята. Необходимо воспроизвести сложный процесс оогенеза, включая генетическое и эпигенетическое программирование. Современные техники succeeded в получении ооцитоподобных клеток у мышей, но генерация fully функциональных человеческих ооцитов remains challenge.

Проблемы безопасности include риск аномального генетического или эпигенетического программирования, leading к нарушениям развития. Необходимы обширные исследования для обеспечения нормального мейоза и корректного хромосомного состава.

Хотя оогенез на основе стволовых клеток represents самый революционный подход, он remains на ранних стадиях исследований. Значительные научные достижения required before клинического применения, но подход holds огромное обещание для будущего.

Клиническое значение для онкологических пациентов

Эти исследования represent ключевой прогресс в решении проблемы безопасности трансплантации ткани яичника — риска реинтродукции рака. Для выживших, особенно с онкогематологическими заболеваниями (риск вовлечения яичников до 50%), эти подходы могли бы provide безопасные пути к биологическому родительству.

Сейчас пациенты, рассматривающие трансплантацию, должны проходить тщательный скрининг. Используются методы детекции раковых клеток: иммуногистохимия, молекулярный анализ, иногда ксенотрансплантация мышам. Однако все тесты destructive для ткани и не могут быть applied к трансплантируемым фрагментам.

Даже при отрицательных тестах оставшаяся ткань может содержать микрометастазы due to ограничения выборки. Это создаёт тревогу для пациентов и врачей. Экспериментальные стратегии aim устранить неопределенность: избежать трансплантации (IVM, стволовые клетки) или обеспечить полное удаление раковых клеток (очистка, искусственный яичник).

Пока трансплантация должна выполняться только в клиниках с опытом, после мультидисциплинарного обсуждения. Процедура generally считается безопасной для большинства солидных опухолей, но remains противоречивой для онкогематологических заболеваний.

Пациенты, сохранившие ткань, должны обсуждать emerging опции со специалистами. Хотя ни одна не доступна clinically, понимание исследований помогает в принятии решений. Пациенты могли бы consider участие в клинических испытаниях в будущем.

Разработка безопасных методик особенно важна для молодых пациенток до пубертата, когда заморозка яйцеклеток невозможна. Для них криоконсервация ткани — практически единственная опция, making безопасные методы трансплантации особенно ценными.

Современные ограничения и проблемы

Все пять стратегий remain экспериментальными с significant limitations. IVM faces проблемы эффективности — получается мало зрелых ооцитов compared to исходному числу фолликулов. Качество ооцитов also вызывает опасения due to аномалии полярного тельца и экспансии кумулюса.

Создание искусственного яичника challenges в разработке каркасов, идеально имитирующих естественную среду. Фибриновые матриксы перспективны, но поддержание долгосрочного выживания фолликулов remains сложным. Также need разработать надёжные методики повторного заселения.

Стратегии очистки face фундаментальную проблему полного удаления раковых клеток без повреждения фолликулов. Современные методы детекции may not выявлять минимальную резидуальную болезнь. Агрессивные методы лечения often повреждают фолликулы.

Ксенотрансплантация involves значительные этические и регуляторные барьеры. Использование животных raises вопросы благополучия, межвидовой передачи заболеваний и этической приемлемости. Это ограничивает прогресс и задержит клиническое внедрение.

Оогенез на основе стволовых клеток faces наиболее фундаментальные биологические challenges. Процесс развития яйцеклетки not fully понят, making его воспроизведение difficult. Риск эпигенетических аномалий и хромосомных ошибок represents серьёзные проблемы безопасности.

Все подходы имеют общие ограничения: малые размеры выборок, вариабельность между пациентами, отсутствие долгосрочных данных. Большинство исследований использовали ткань женщин с доброкачественными заболеваниями, а не онкологических пациенток.