Крысиные предшественники сперматозоидов остались работоспособны после 23 лет заморозки

Американские ученые проверили, что происходит с предшественниками половых клеток крысы за время долгого хранения в жидком азоте. Оказалось, что после разморозки и имплантации в семенник они способны делиться и производить сперматозоиды. Правда, в этом они все равно проигрывают как свежим клеткам-предшественникам, так и клеткам после короткой заморозки. А значит, использовать эту стратегию у людей может быть непросто. Работа опубликована в журнале PLoS Biology.

Замораживать половые клетки может быть полезно не только тем, кто хочет продлить свой репродуктивный период, но и тем, кто до него еще не дожил. Особенно остро эта проблема стоит у детей с онкологическими диагнозами. Врачи назначают им терапию, которая может навредить любым быстро делящимся клеткам в организме, в том числе и половым.

Чтобы оставить таким пациентам возможность завести собственных детей, когда они справятся с болезнью и вырастут, можно попробовать заморозить их половые клетки до терапии. Но дальше этим клеткам предстоит провести в криоконсервированном состоянии по меньшей мере годы, а то и десятки лет. И до сих пор не вполне ясно, могут ли они пережить такой долгий срок в заморозке.

Известно, что человеческие эмбрионы, замороженные на ранних стадиях развития, могут просуществовать замороженными по меньшей мере 27 лет. Человеческие сперматозоиды — не меньше 40 лет. Но у маленького ребенка еще нет готовых сперматозоидов, поэтому придется замораживать их предшественники. И сколько они могут продержаться в жидком азоте и будут ли функциональны после разморозки, пока неизвестно.

Группа ученых под руководством Ральфа Бринстера (Ralph L. Brinster) из Университета Пенсильвании решила проверить это на мышах и крысах. В их лаборатории сохранились сперматогониальные стволовые клетки (предшественники сперматозоидов) крыс, замороженные еще 23 года назад. Для сравнения они взяли аналогичные клетки, замороженные недавно, 1-4 месяца назад, а также свежие клетки, которые не подвергались заморозке.

Исследователи разморозили криоконсервированные клетки и подсадили их в очищенные от собственных клеток семенники мышей (специальной линии с иммунодефицитом, у которой не возникает отторжения). И обнаружили, что все они приживаются, но не все одинаково: после долгой заморозки клетки-предшественники смогли заселить меньше канальцев в семенниках и произвести меньше сперматозоидов, чем свежие клетки или клетки после короткой заморозки.

Тогда авторы работы решили проверить, сильно ли отличаются эти клетки по работе генов. Они измерили экспрессию генов в предшественниках сперматозоидов сразу после разморозки и сравнили результаты с незамороженными клетками. Оказалось, что длительность заморозки не сильно влияет на работу генов, но свежие клетки существенно отличаются от замороженных.

Тем не менее, когда исследователи извлекли клетки, уже прижившиеся в семенниках мышей, они заметили, что экспрессия генов различается сильно, в зависимости от того, сколько клетки провели в жидком азоте. Тот же эффект они заметили и на работоспособности этих клеток: те, что пролежали в заморозке 23 года, произвели меньше дифференцированных сперматозоидов, чем недавно замороженные и свежие клетки-предшественники.

Таким образом, авторы работы, с одной стороны, проверили, что даже 23 года в заморозке не лишают клетки-предшественники способности прижиться внутри семенника и произвести половые клетки. Но, с другой стороны, они обнаружили, что после такого долгого срока хранения клетки справляются со своими обязанностями хуже. Поэтому исследователи предостерегают своих коллег, работающих со сперматозоидами человека, от того, чтобы распространять результаты, полученные на клетках после недолгой заморозки, на клетки после длительной криоконсервации. А также призывают их проверять не только жизнеспособность клеток после разморозки, но и их функциональность — поскольку проблемы у длительно замороженных клеток возникли уже после имплантации в семенники.

О том, как ученые пересылают друг другу замороженные и зафиксированные биологические объекты, мы рассказывали в материале «Уж послала так послала». А о том, почему пока не удается заморозить человека целиком, читайте в тексте «Холодный, как лимонад».

Полина Лосева