科學家3D打印出人類睪丸細胞

來源：中國科學報

加拿大英屬哥倫比亞大學（UBC）的科學家利用3D技術打印出人類睪丸細胞，并發(fā)現其有希望產生精子的早期跡象，這在世界上尚屬首次。由UBC泌尿外科助理教授Ryan Flannigan博士領導的研究團隊希望，有朝一日，這項技術能為目前無法治療的男性不育癥患者提供了解決方案。

“15%的夫婦患有不孕癥，其中至少有一半是男性因素造成的�！盕lannigan說，其實驗室設立在溫哥華總醫(yī)院的溫哥華前列腺中心。我們正在用3D打印技術將睪丸細胞打印到一個模仿人體解剖結構的特殊結構中，我們認為這是刺激精子生成的最佳方法�！盕lannigan說，如果成功，這將為那些目前沒有其他選擇的夫婦開啟新的生育治療之門。

在人類睪丸內，精子是由被稱為細精管的小管產生。在最嚴重的男性不育癥——非梗阻性無精子癥（NOA）中，由于這些小管結構產生的精子減少，因此在射精中沒有發(fā)現精子。雖然在某些情況下，醫(yī)生可以通過手術幫助NOA患者找到極為罕見的精子，但Flannigan表示，這種手術只有一半的成功率。

“不幸的是，對于另一半患者來說，他們沒有任何選擇，因為我們無法為他們找到精子�！盕lannigan稱，而這些就是他們團隊希望幫助的患者。在最近的研究中，研究人員對一名NOA患者的睪丸進行了活檢并從中收集了干細胞。然后將這些細胞培養(yǎng)起來，并在培養(yǎng)皿上3D打印成一個中空的管狀結構，類似于能產生精子的細精管。

打印12天后，研究小組發(fā)現這些細胞不僅存活了下來，還成長為參與精子生產的幾種特化細胞，并在精原干細胞維護方面有明顯改善——這都是精子生產能力的早期跡象。這項研究的結果最近發(fā)表于《生育與不育科學》。

“這些細胞存活下來并開始分化，是一個巨大的里程碑。雖然后面還有很長的路要走，但這讓我們團隊充滿希望�！盕lannigan說。

該團隊目前正致力于“訓練”打印出來的細胞產生精子。為了做到這一點，他們將細胞暴露在不同的營養(yǎng)物質和生長因子中，并微調其結構安排，以促進細胞間的相互作用如果能讓這些細胞產生精子，那這些精子就有可能通過體外受精使卵子受精，為夫婦提供一種新的生育治療選擇。

該研究項目也揭示了導致NOA的遺傳和分子機制。Flannigan團隊一直在使用各種單細胞測序技術來了解每個細胞的基因表達和特征，然后對這些數據進行計算模型，從而更好地理解疾病的根本原因，并確定新的治療方案。這項工作還需要高度協作，涉及計算機科學、數學和工程領域的UBC研究人員以及其他國際合作。

“我們越來越多地了解到，不孕癥可能有許多不同原因造成，而且每一個病例都因人而異。”Flannigan說，“考慮到這一點，我們正在采取一種個性化、精確的醫(yī)學方法——從患者身上提取細胞，試圖了解其特有的異常情況，然后用3D打印的方式加以支持，以克服這些原始缺陷�！�

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.xfss.2022.02.004