2007-ben egy kutatócsoport megdöbbentő felfedezésről számolt be: Emberi férfiak csontvelőjéből vett őssejtekből spermiumszerű sejteket hoztak létre. Két évvel később azonban a tanulmányt plágium vádja miatt visszavonták. Tizenhárom évvel később még mindig nem sikerült őssejtekből működő emberi spermiumokat létrehozni.
A tudósok már 20-30 éve próbálják kitalálni, hogyan lehetne őssejtekből működő emberi ivarsejteket – petesejteket és spermiumokat – létrehozni, mondja Vittorio Sebastiano, a Stanford Egyetem őssejtbiológusa, akinek kutatásai a reprodukciós biológiára összpontosítanak. Ha ez sikerülne, az segítene a meddőséggel küzdő embereknek a gyermekvállalásban, és segítene a tudósoknak megfejteni az emberi fejlődés titkait. 2007 óta a tudósok jelentős előrelépést tettek ezen a téren, egészséges egérkölyköket hoztak létre őssejtekből generált ivarsejtekből, sőt éretlen emberi petesejtekből is. De még hosszú út áll előttünk, mire a tudósok képesek lesznek bőrből vagy csontvelőből csecsemőket létrehozni.
“Megpróbáljuk megtalálni a hatékony, robusztus csírasejtek létrehozásának módjait, amelyeket rövid távon e fogalmak biológiájának megértésére, hosszú távon pedig a termékenység helyreállítására lehet használni” – mondja Sebastiano.
Amikor 1978-ban megszületett az első, in vitro megtermékenyítéssel (IVF) fogant baba, az nagy előrelépés volt a reprodukciós tudományban, és a Sebastiano és mások által ma végzett őssejtkutatás előfutára, mondja. Az IVF azonban nem jelent lehetőséget minden olyan egyén vagy pár számára, aki biológiai gyermeket szeretne, beleértve azokat is, akik ivarsejtek nélkül születtek, vagy akik fiatal korukban agresszív rákkezelésben részesülnek. Ez a tudományos technika új esélyt kínálna ezeknek az egyéneknek a reprodukcióra.
A következő nagy lépés a 2000-es években történt, az indukált pluripotens őssejtek (iPSC) létrehozásával. Ezeket a sejteket vér- vagy bőrsejtekből veszik, és átprogramozzák őket, hogy úgy viselkedjenek, mint az embrionális sejtek, amelyek képesek a szervezetben bármilyen sejttípussá fejlődni. Azóta a kutatók azt próbálják kitalálni, hogyan lehet ezeket az embrionális sejteket funkcionális spermiumokká és petesejtekké alakítani.
Nailing Down the Basics
A munkát részben az tette olyan nagy kihívássá, hogy a tudósok még nem tudták teljesen felfogni, mi történik az emberi embrióban a normális fejlődés során, mondja Sebastiano. A tudósok azért értik meg ezt a folyamatot egereken, mert a rágcsálók könnyen tanulmányozhatók a laboratóriumban. De etikai korlátozások és technikai tényezők (például az embriókhoz való hozzáférés a megfelelő időpontban) megnehezítik a jelenség tanulmányozását embereken, mondja.
Az akadályok ellenére a tudósok jelentős előrelépést értek el az elmúlt 10 évben. 2012-ben egy japán kutatócsoport iPSC-kből termékeny egérpetesejteket hozott létre, és ezeket a petesejteket egészséges egérkölykök tenyésztésére használta fel. “Az egérnél az egész kör már bezárult” – mondja Sebastiano. “Most néhány csoport az Egyesült Királyságban és Japánban kimutatta, hogy egerekből embriószerű sejteket lehet előállítani, majd ezeket a sejteket ténylegesen rá lehet nyomni, hogy petesejtekké vagy spermiumokká váljanak, teljesen működőképessé.”
2018-ban japán tudósok ugyanez a csoportja újabb nagy áttörést ért el. Emberi vérsejtek és a pluripotens őssejttechnika segítségével sikerült éretlen emberi petesejteket előállítaniuk.
A spermiumok létrehozására irányuló hasonló erőfeszítések még nem tartanak ennyire előre, mondja Sebastiano. Az évek során számos próbálkozás történt spermiumszerű sejtek létrehozására, köztük a 2007-es vércsontvelő-tanulmány. Egy 2014-ben publikált, nagy visszhangot kiváltó tanulmány szintén nagy hírverést váltott ki, de Sebastiano szerint az abban a tanulmányban szereplő sejtek fejlődése nem jutott túl a differenciálódás legkorábbi szakaszain.
“De, mi aktívan dolgozunk rajta” – mondja Sebastiano. “Valószínűleg a következő néhány évben képesek leszünk teljesen működőképes spermiumokat és teljesen működőképes petesejteket létrehozni”. Akkor a kérdés az lesz, hogyan tesztelik a tudósok ezeknek az ivarsejteknek a minőségét, mondja.
Az életciklus tesztelése
A spermium vagy a petesejt minőségének és funkcionalitásának teljes körű értékelésének egyetlen módja az, hogy felhasználjuk őket, nos, megpróbálunk megtermékenyíteni egy másik ivarsejtet és létrehozni egy babát. Ezért kell ezt a munkát a legnagyobb körültekintéssel megközelíteni, mondja Sebastiano. Feltételezi, hogy amint a tudósok kifejlesztik azokat a technikákat, amelyekkel szerintük érett emberi petesejteket és spermiumokat tudnak előállítani, a következő lépés az lesz, hogy ezeket a technikákat főemlősökön tesztelik. Így a kutatók nyomon követhetik az ezzel a technikával előállított egyes állatok egész életét, hogy lássák, nem jelentkeznek-e váratlan problémák – mondja.
Sebastiano nem kételkedik abban, hogy egy napon ezek az őssejtek segíthetnek a meddőséggel küzdő egyéneknek egészséges gyermekeket nemzeni. Ez, valamint a biológiai fejlődés iránti rajongása az, ami Sebastiano munkáját mozgatja. Természetesen vannak jelentős etikai megfontolások is, amelyeket gondosan mérlegelni kell. Megjegyzi, hogy ez a technika generációs szinten befolyásolhatja az emberi életet. És sokan aggályokat vetnek fel más jövőbeli következményekkel kapcsolatban is, mint például a “dizájnbabák” létrehozásának lehetősége vagy a gyanútlan hírességektől ellopott hajszálakból történő utódnemzés. Bioetikai szakértők arról írtak, hogy már most, még azelőtt meg kell kezdeni az ezzel a technikával kapcsolatos orvosi és jogi kérdések feldolgozását, mielőtt életképessé válna.
“Valóban szükség van ennek kifejlesztésére, de mivel valóban egy nagyon egyedi sejttípussal van dolgunk… óvatosnak kell lennünk” – mondja Sebastiano.