_ Oamenii de știință identifică o nouă metodă potențială pentru diagnosticarea infertilității masculine

Cercetătorii au descoperit un nou fenomen în care spermatozoizii de la șoareci pot induce celulele nereproductive de la hamsteri să fuzioneze și să formeze o sincitie - o celulă cu nuclei multipli.

Studiul. , publicată astăzi în eLife, constată că gradul acestei multinucleări depinde de potențialul de fertilizare al spermei. Cu o validare suplimentară, descoperirile ar putea fi utilizate în dezvoltarea de noi instrumente de diagnostic pentru infertilitatea masculină.

Conform Organizației Mondiale a Sănătății, se estimează că infertilitatea afectează aproximativ 15% din populația lumii. Soluțiile posibile includ tehnici de reproducere asistată, cum ar fi fertilizarea in vitro (FIV). Anterior, testul de penetrare a ovocitelor de hamster a fost folosit ca o modalitate de a cuantifica capacitatea unui spermatozoid de a fertiliza un ovul - potențialul său fuzogen. Cu toate acestea, acest test este acum considerat învechit, așa că nu există o modalitate standardizată actuală de a analiza în mod specific potențialul fusogen al spermei unui pacient.

„La mamifere, fuziunea spermatozoizilor cu membrana plasmatică a oului. este mediată de interacțiunea dintre două proteine: IZUMO1 pe spermă și JUNO pe ovul sau ovocit”, explică co-autorul Clari Valansi, un manager de laborator la Departamentul de Biologie, Technion-Israel Institute of Technology, Haifa, Israel .

„În munca noastră anterioară, am arătat că spermatozoizii de șoarece pot fuziona cu un tip de celulă conjunctivă numită fibroblaste care au fost modificate pentru a exprima JUNO”, adaugă co-autorul Nicolas Brukman, cercetător postdoctoral la Departamentul de Biologie, Technion — Institutul de Tehnologie din Israel. „În acest studiu, am căutat să investigăm în continuare mecanismele fuziunii spermatozoizi-ovocite de mamifere.”

Echipa a început prin a incuba spermatozoizii de la șoareci adulți cu celule de rinichi de hamster (BHK) care au fost modificate genetic la expres JUNO. Echipa a fost surprinsă să descopere că spermatozoizii au indus celulele BHK să fuzioneze și să formeze o singură celulă cu nuclei multipli sau o sincitie. Acest efect a fost observat și la utilizarea celulelor de rinichi embrionar uman.

Ei au stabilit că această multinucleare a fost dependentă de prezența JUNO. Cu toate acestea, acest lucru în sine nu a fost suficient pentru a induce procesul. Mai degrabă, doar celulele cu spermatozoizi fuzionate cu ele au format sincitie, iar nivelul de multinucleare s-a dovedit a fi dependent de cantitatea de spermatozoizi adăugată celulelor. Acest lucru sugerează că fuziunea spermatozoizilor cu celulele BHK care exprimă JUNO este necesară pentru a induce multinuclearea ulterioară a celulelor BHK.

În continuare, echipa a întrebat dacă multinuclearea necesita ca JUNO să fie prezent pe ambele celule BHK fuzionate. . Ei au folosit un experiment de amestecare a conținutului în care două populații de celule care exprimă markeri fluorescenți diferiți au fost amestecate și expuse spermei de șoarece. Nu a existat o fuziune BHK-BHK când doar una sau niciuna dintre populațiile de celule au exprimat JUNO, ceea ce sugerează că multinuclearea indusă de spermatozoizi a fost într-adevăr dependentă de toate celulele BHK care exprimă JUNO. Echipa a numit acest proces SPICER (SPerm-Induced CEll-cell fusion Requiring JUNO).

În cele din urmă, echipa a evaluat potențialul SPICER în determinarea potențialului fusogenic al spermei. Ei au incubat spermatozoizi de șoarece în medii care împiedică capacitarea - procesul prin care spermatozoizii își dobândesc capacitatea fusogenă - și au descoperit că ulterior nu au fost capabili să fuzioneze cu celulele BHK și să inducă formarea sincitiei. În plus, spermatozoizii complet capacitati incubați cu un anticorp care blochează IZUMO1 nu au reușit să formeze celule multinucleate.

Pentru a examina dacă amploarea fuziunii celulă-celulă are legătură cu capacitatea de fertilizare a spermatozoizilor, echipa a evaluat nivelurile de multinucleare în paralel cu performanța spermatozoizilor în timpul FIV. Ei au detectat o corelație pozitivă semnificativă între formarea sincitiei și nivelurile de fertilizare. Luate împreună, aceste rezultate sugerează că SPICER se bazează pe spermatozoizii complet capabili, precum și pe potențialul de fertilizare al spermei, susținând utilizarea potențială a acestuia ca instrument de diagnostic pentru infertilitatea masculină.

Autorii solicită mai multe cercetări în acest domeniu. pentru a-și valida constatările. Experimentele viitoare care utilizează spermatozoizi umani ar fi necesare pentru a realiza pe deplin potențialul SPICER în setările de diagnosticare.

„Am descris un nou fenomen în care spermatozoizii pot induce fuziunea celulelor care exprimă JUNO în cultură, asemănător cu fuziunea virală a celulelor la infecție”, conchide coautorul Benjamin Podbilewicz, profesor de biologie la Departamentul de Biologie, Technion-Institutul de Tehnologie din Israel.

„Deoarece amploarea multinucleării a fost corelată cu potențialul de fertilizare al spermatozoizilor, SPICER ar putea fi un pas către dezvoltarea unei metode fiabile, rapide și simple de predicție a funcției spermatozoizilor în timpul diagnosticării infertilității masculine. Ar putea fi, de asemenea, utilizat pentru a prezice succesul tehnicilor de reproducere asistată, cum ar fi FIV, sau în lumea agriculturii pentru a evalua fertilitatea hergheliei.”

Nicolas Brukman, Clari Valansi și Benjamin Podbilewicz sunt inventatori pe o cerere de brevet depusă de Institutul de Tehnologie Technion-Israel, pe baza acestei lucrări.

(Fluierul)