Testikuläre Organoide: Studie (ATS)
📋Auf einen Blick
- •Testikuläre Organoide können aus unreifen porzinen Hodenzellen in Hydrogelen generiert werden.
- •Sertolizellen und Keimzellen bilden in vitro Strukturen, die natürlichen Samenkanälchen ähneln.
- •Ein Hydrogel aus dezellularisierter testikulärer Matrix (tECM) erhält Leydig-Zellen besser als reines Kollagen.
- •Die Organoide blieben über 45 Tage funktionell und sezernierten Testosteron sowie Stammzellfaktor (SCF).
Hintergrund
Die Kryokonservierung von unreifem Hodengewebe (ITT) ist derzeit die einzige Möglichkeit, die Fertilität von präpubertären Jungen zu erhalten, die sich einer gonatotoxischen Chemo- oder Strahlentherapie unterziehen müssen. Da bei bestimmten Krebserkrankungen das Risiko einer Re-Kontamination durch Tumorzellen bei einer Autotransplantation besteht, stellt die In-vitro-Generierung von testikulären Organoiden (TOs) aus isolierten Zellen eine vielversprechende neue Strategie dar.
Methodik und Hydrogel-Eigenschaften
In der Studie wurden testikuläre Organoide aus unreifen porzinen Hodenzellen generiert. Dabei wurden zwei verschiedene dreidimensionale Trägerstrukturen (Hydrogele) verglichen:
- tECM-Hydrogel: Gewonnen aus dezellularisierter testikulärer extrazellulärer Matrix (porzines ITT).
- Kollagen-Hydrogel: Standard-Kollagenmatrix als Kontrolle.
| Eigenschaft | tECM-Hydrogel | Kollagen-Hydrogel |
|---|---|---|
| Zusammensetzung | Kollagen (I, IV, VI, XII, XIV), Fibronektin, Laminin, Proteoglykane | Hauptsächlich Kollagen Typ I, geringe Mengen Typ II, III, V, VI |
| Steifigkeit (Storage Modulus) | Niedriger (< 20 Pa) | Höher |
| Proteoglykane | Vorhanden (z. B. Agrin, Heparansulfat) | Nicht nachweisbar |
Zelluläre Organisation im Organoid
Nach einer Kultivierungsdauer von 9 Tagen zeigten die Zellen in beiden Hydrogelen eine Selbstorganisation in Strukturen, die natürlichen Samenkanälchen (Tubuli seminiferi) ähneln.
| Zelltyp | Marker | Lokalisation im Organoid |
|---|---|---|
| Sertolizellen | SOX9 | Innerhalb der tubulären Strukturen |
| Keimzellen | DDX4 | Innerhalb der tubulären Strukturen |
| Leydig-Zellen | CYP19A1 | Außerhalb der tubulären Strukturen (Interstitium) |
| Peritubuläre Zellen | ACTA2 | Außerhalb der tubulären Strukturen |
Entwicklung und Funktionalität
Die Organoide wurden über einen Zeitraum von 45 Tagen in vitro kultiviert und auf ihre Funktionalität geprüft:
- Sertolizellen: Die Anzahl der Sertolizellen stieg in beiden Hydrogelen signifikant an. Die Funktionalität wurde durch die kontinuierliche Sekretion des Stammzellfaktors (SCF) über 45 Tage belegt.
- Leydig-Zellen: Die Sekretion von Testosteron blieb über den gesamten Zeitraum stabil. Im Kollagen-Hydrogel nahm die Anzahl der Leydig-Zellen jedoch signifikant ab, während sie im tECM-Hydrogel besser erhalten blieben.
- Keimzellen: Die Anzahl der Keimzellen nahm im Verlauf der Kultur in beiden Modellen ab. Eine Differenzierung über das meiotische Stadium hinaus (post-meiotische Marker wie CREM) konnte in den Organoiden nicht beobachtet werden.
Fazit: Das tECM-Hydrogel bietet aufgrund seiner komplexeren Zusammensetzung (inklusive Fibronektin und Laminin) Vorteile beim Erhalt der Leydig-Zellen und stellt ein vielversprechendes Modell für die weitere Erforschung der In-vitro-Spermatogenese dar.
💡Praxis-Tipp
Bei der Entwicklung von In-vitro-Modellen zur testikulären Gewebezüchtung sollte dezellularisierte Matrix (tECM) gegenüber reinem Kollagen bevorzugt werden, da die komplexere Proteinzusammensetzung das Überleben der Leydig-Zellen signifikant verbessert.