来自冷冻保存的睾丸体细胞的人诱导多能干细胞能够实现儿童癌症幸存者的种系再生

研究问题：能否将来自生育潜力严重降低的儿童癌症幸存者的冷冻保存的原代睾丸体细胞重编程为能够高效特化为早期人类生殖细胞的人类诱导多能干细胞（hiPSCs）？ 总结答案：来自精子发生严重受损的冷冻睾丸样本的原代睾丸体细胞可以通过非基因组整合、无饲养层的方法重编程为hiPSCs，并随后高效分化为人类原始生殖细胞样细胞（hPGCLCs）。 已知信息：不孕症是青春期前男孩癌症治疗中最令人担忧的长期副作用之一，但至今仍未得到充分解决。全球范围内，存储冷冻保存的未成熟睾丸组织的生物库正在扩大，以支持生育力保存策略的发展，包括未来的组织和细胞移植方法。然而，这些样本是否也可以作为起始材料来生成hiPSCs并随后分化为体外来源的生殖细胞，在很大程度上仍未探索。目前，已有非基因组整合重编程体细胞为hiPSCs以及hPGCLC特化的既定方案，可应用于冷冻保存的睾丸组织，特别是对于生殖细胞严重耗竭的患者样本。 研究设计、规模、持续时间：使用两个生物学重复的冷冻保存的青春期前睾丸组织来获得原代体细胞，这些细胞被重编程为hiPSCs，随后分化为hPGCLCs。该实验流程大约持续四个月。 参与者/材料、环境、方法：冷冻保存的睾丸组织样本取自两名青春期前癌症患者（6.2岁和6.3岁），其精原细胞池耗竭（每圆形曲细精管横截面的精原细胞计数为0.04和0.02，年龄标准化Z评分分别为-17.62和-20.48）。这些样本随后用于建立原代睾丸体细胞培养，然后使用临床兼容的非基因组整合mRNA方法在无饲养层条件下重编程为hiPSCs。所得hiPSC系经过验证，随后使用两种不同的特化方案分化为hPGCLCs。使用批量RNA测序验证了hiPSCs及其衍生的hPGCLCs的转录组谱。 主要结果和机会的作用：在此，我们首次展示了从儿童癌症患者的冷冻睾丸体细胞（其生殖细胞池严重耗竭）成功生成hiPSCs。我们使用了非基因组整合的mRNA重编程方法。我们进一步证明了从这些患者来源的hiPSCs特化hPGCLCs，有效地再生了他们的种系。这为基于干细胞的生育力再生策略在无功能性或缺乏生殖细胞的儿童癌症幸存者中提供了概念验证。 大规模数据：不适用。 局限性、原因注意事项：这项概念验证研究受限于样本量小，因为冷冻保存的人类青春期前睾丸组织的获取受限。尽管每个个体生成了多个hiPSC克隆，但每个患者仅使用一个克隆进行下游分析，排除了对个体内克隆变异的系统评估，这仍是未来研究的重要方面。虽然G显带核型分析足以验证本概念验证研究中的基因组完整性，但在任何临床考虑之前，未来的hiPSC和hPGCLC验证应优先考虑更全面的遗传和表观遗传分析。 研究结果的更广泛意义：儿童癌症患者来源的hiPSCs代表了一个强大的平台，用于调查和解决与癌症治疗相关的广泛长期并发症。这些hiPSCs及其来源的生殖细胞不仅可用于开发体外配子发生方案，还可用于研究不同患者之间癌症治疗毒性和耐药性的机制，识别不良结局的早期生物标志物，并筛选生殖细胞保护剂。重要的是，癌症患者特异性hiPSCs的应用远远超出种系，通过生成相关的体细胞类型，能够针对其他治疗相关后遗症实施再生策略。 资助：T.M.得到了Erasmus+计划的部分支持，作为WORK4ALL 2023和WORK4ALL 2024项目的一部分（2023-1-PT01-KA131-HED-000121324和2024-1-PT01-KA131-HED-000214636）。L.N.A.获得了欧洲委员会玛丽·斯克沃多夫斯卡-居里行动个人奖学金（101278886：GERMFIT）的支持。Y.B.得到了Willy Gepts科学基金的支持。K.J.得到了儿科研究基金会、芬兰癌症协会、瑞典儿童癌症基金会（KP2020-0012）以及Birgitta和Carl-Axel Rydbeck儿科研究奖学金（2020-00335、2021-00079和2023-00380）的支持。J.-B.S.得到了瑞典儿童癌症基金（PR2019-0123；PR2022-0115；TJ2020-0023）和瑞典研究委员会（2018-03094；2021-02107）的支持。J.P.A.-L.获得了瑞典研究委员会医学和健康启动基金（2022-01467）、Birgitta和Carl-Axel Rydbeck儿科研究奖学金2024（2024-00208）以及Willy Gepts科学基金的支持。 披露：所有作者声明没有利益冲突。 关键词：睾丸组织冷冻保存、体细胞重编程、诱导多能干细胞、原始生殖细胞、儿科肿瘤学、性腺毒性、不孕症、生育力保存、体外配子发生（IVG）、再生医学。 这对患者意味着什么？接受癌症治疗的青春期前男孩面临着终生不育的高风险，因为产生精子的细胞可能受损或丢失。在这项研究中，我们探索了是否可以使用其他睾丸细胞来帮助恢复这些受损的生殖细胞。利用来自两名年轻癌症患者的保存样本，我们将睾丸支持细胞重编程为干细胞——能够发育成任何细胞类型的特殊细胞。然后我们引导这些干细胞发育成早期生殖细胞，即精子的前体。我们的结果首次证明，即使精子产生细胞严重减少，仍然有可能从存储的睾丸组织中生成早期生殖细胞。短期内，这项工作将帮助我们更好地理解癌症治疗如何损害生殖细胞以及如何保护它们。长期来看，它为在癌症幸存者中完全恢复生育力的新再生方法铺平了道路，扩展了现有的辅助生殖选项。