Co transplantatie van menselijke eierstokweefsel met gemanipuleerde endotheliale cellen: een combinatie van cel-gebaseerde strategie versneld perfusie met directe Paracrine levering
Summary
Voor sommige patiënten is de enige optie voor behoud van de vruchtbaarheid cryopreservatie van eierstokweefsel. Helaas ondermijnt vertraagde revascularisatie folliculaire levensvatbaarheid. Hier presenteren we een protocol om mede de transplantatie van menselijke eierstokweefsel met endotheliale cellen voor gebruik als een cel-gebaseerde strategie combineren versnelde perfusie met een directe paracrine levering van biologische actieve moleculen.
Abstract
Onvruchtbaarheid is een frequente bijwerking van chemotherapie en/of radiotherapie en voor sommige patiënten, cryopreservatie van eicellen of embryo’s is geen optie. Als alternatief, een groeiend aantal van deze patiënten kiezen om te cryopreserve van eierstokweefsel voor autograft na invordering en kwijtschelding. Ondanks verbeteringen in de resultaten onder patiënten die een auto-transplantatie cryopreserved eierstokweefsel, blijft efficiënte revascularisatie geënte weefsel een obstakel. Om te verzachten ischemie en dus resultaten in patiënten die een auto-transplantatie te verbeteren, ontwikkelden we een vasculaire cel-gebaseerde strategie om perfusie van eierstokweefsel te versnellen. Met cryopreserved ovariaal weefsel in een muismodel van xenograft beschrijven we een methode voor co transplantatie van exogene endotheliale cellen (ExECs). We breiden deze aanpak om ExECs die zijn ontworpen om te constitutively express Anti-Mullerian hormone (AMH), waardoor de aanhoudende paracrine signalering input voor ovariële transplantaten tewerk te stellen. Co transplantatie met ExECs verhoogd folliculaire volume en verbeterde follikelgroei follikel ontwikkeling en AMH-uiten ExECs bevorderd eigendomsvoorbehoud rustige primordiale follikels. Deze gecombineerde strategie kan een nuttig instrument voor beperkende ischemie en modulerende folliculaire activering in het kader van het behoud van de vruchtbaarheid en/of onvruchtbaarheid bij groot worden.
Introduction
Kanker blijft een van de belangrijkste doodsoorzaken in de ontwikkelde wereld, maar tientallen jaren onderzoek hebben aanzienlijke vooruitgang voor de meeste soorten van kanker, en in sommige gevallen bijna verdubbelde survival tarieven1opgeleverd. Helaas, chemotherapeutische agenten zijn vaak gonadotoxic, uitputting van de reserve van primordiale follikels in de eierstokken en een vermindering van de vruchtbaarheid2. Deze groeiende bevolking kan profiteren van de verschillende methoden voor het behoud van de vruchtbaarheid met inbegrip van de oöcyt en/of embryo cryopreservatie, patiënten vereisen snelle opening van kankertherapie en vooraf pubertijd patiënten zijn echter niet in aanmerking voor deze opties. Als alternatief, hebben sommige patiënten gekozen voor het cryopreserve van eierstokweefsel alvorens hun therapeutische regime, en bij herstel en vergeving, auto-verplanten weefsel herstellen vruchtbaarheid3. Echter tot op heden, blijven graft overleving en folliculaire uitvoer na auto-transplantatie relatief lage4, voornamelijk als gevolg van weefsel ischemie en hypoxie5,6,7. Ondanks de vele inspanningen ter verbetering van de levensvatbaarheid van ovariële corticale transplantaties met behulp van anti-oxidanten8,9, pro-angiogenic cytokines10,11,12,1 3, of mechanische manipulaties14, graft ischemie in een dag van 5 tot en met 7 venster na transplantatie ondermijnt de levensvatbaarheid en de overleving van de graft-7. Om aan te pakken dit, ontwikkelden we een cel-gebaseerde strategie om te vergemakkelijken wapendrager van host- en graft vaartuigen en dus haast reperfusie van eierstokweefsel.
Naast de ischemische belediging voor geënte ovariaal weefsel in het venster na transplantatie, kan de verstoring van Inter folliculaire signalering bijdragen aan de uitputting van de zwembad15,16. Omdat exogene endotheliale cellen (ExECs) tot een stabiele en goed functionerende vaartuigen in de periferie van de prothese bijdragen, presenteren ze een unieke kans om het overbrengen van een gedefinieerde moleculaire input aan getransplanteerde weefsel. Als een bewijs van beginsel, werden ExECs ontworpen om uitdrukkelijke Super fysiologische niveaus van Anti-Mullerian hormoon (AMH), een lid van de transformerende groeifactor bèta (TGFβ) superfamilie dat is aangetoond dat het beperken van de folliculaire groei17. Vergelijking van de folliculaire distributie in transplantaten samen met controle en AMH-uiten cellen getransplanteerd controleert de biologische activiteit en de potentie van gemanipuleerde exECs.
Kortom, door verbetering van de graft levensvatbaarheid en onderdrukken van vroegtijdige mobilisatie van de folliculaire pool, deze aanpak kan de productiviteit te verhogen van auto-getransplanteerde eierstokweefsel in patiënten die een behoud van de vruchtbaarheid. Bovendien kan de ExEC-gebaseerd platform experimentele ondervraging van moleculaire regelgevende instanties die zijn betrokken bij de ontwikkeling van de folliculaire.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hier tonen we dat mede transplantatie van exECs biedt een aanzienlijk voordeel eierstokweefsel levensvatbaarheid en functie na xenograft in muizen. Normen voor klinische toepassing van eierstokweefsel auto-transplantatie voor behoud van de vruchtbaarheid geweest niet set en de optimale parameters (grootte, transplantatie site, duur van de graft, enz.) 32 , 33 , 34 voor verbeterde herstel van het folliculaire zwembad bli…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Omar Alexander Man voor de illustraties.
L.M. werd gesteund door een Pilot-Award van de Cornell klinische en Translational Science Center en een ASRM onderzoek subsidie.
De auteurs bedank James lab leden voor de kritische lezing van het manuscript.
Materials
| Leibovitz’s L-15 medium | Gibco | 11415064 | |
| Antibiotic-Antimycotic | Gibco | 15240062 | Anti-Anti X100 |
| Sucrose | Sigma | S 1888 | |
| Fibrinogen | Sigma | F 8630 | from bovine plasma |
| Thrombin | Sigma | T 1063 | from human plasma |
| DMSO | Sigma | D 2650 | |
| DMEM | Gibco | 12491015 | |
| Enzyme Cell Detachment Medium | Invitrogen | 00-4555-56 | Accutase |
| Plastic paraffin film | Bemis NA | Parafilm M | |
| Surgical paper tape 2.5 cm | 3M | 1530-1 | Micropore |
| Surgical Paper tape 1.25 cm | 3M | 1530-0 | Micropore |
| Perforated plastic Surgical tape 1.25 cm | 3M | 1527-0 | Transpore |
| Monofilament Absorbable Suture | Covidien | UM-203 | Biosyn |
| Braided Absorbable Suture | Covidien | GL-889 | Polysorb |
| Povidone-iodine Solution USP 10% | Purdue Products | 67618-153-01 | Betadine Solution Swab Stick |
| Cryoviales | Nunc | 377267 | CryoTube |
| sterile ocular lubricant | Dechra | 17033-211-38 | Puralube |
| 1.7 ml micro-centrifuge tube | Denville | C-2172 | Eppendorf |
| Anasthesia system | VetEquip | V-1 table top system with scavenging | |
| Endothelial cells | Angiocrine Biosciences, Inc., San Diego, CA, USA | Isolated, transfected with E4-ORF- 1 and labeled endothelial cells | |
| Trichrome stain | Sigma | HT15-1kt | Trichrome Stain (Masson) Kit |
| Isolectin | Invitrogen | I32450 | isolectin GS-IB4 From Griffonia simplicifolia, Alexa Fluor™ 647 Conjugate |
References
- Siegel, R. L., Miller, K. D., Jemal, A. Cancer Statistics, 2017. CA Cancer J Clin. 67 (1), 7-30 (2017).
- Magelssen, H., Melve, K. K., Skjaerven, R., Fossa, S. D. Parenthood probability and pregnancy outcome in patients with a cancer diagnosis during adolescence and young adulthood. Hum Reprod. 23 (1), 178-186 (2008).
- Donnez, J., Dolmans, M. M., Diaz, C., Pellicer, A. Ovarian cortex transplantation: time to move on from experimental studies to open clinical application. Fertil Steril. 104 (5), 1097-1098 (2015).
- Stoop, D., Cobo, A., Silber, S. Fertility preservation for age-related fertility decline. Lancet. 384 (9950), 1311-1319 (2014).
- Aubard, Y., et al. Orthotopic and heterotopic autografts of frozen-thawed ovarian cortex in sheep. Hum Reprod. 14 (8), 2149-2154 (1999).
- Newton, H., Aubard, Y., Rutherford, A., Sharma, V., Gosden, R. Low temperature storage and grafting of human ovarian tissue. Hum Reprod. 11 (7), 1487-1491 (1996).
- Van Eyck, A. S., et al. Electron paramagnetic resonance as a tool to evaluate human ovarian tissue reoxygenation after xenografting. Fertil Steril. 92 (1), 374-381 (2009).
- Nugent, D., Newton, H., Gallivan, L., Gosden, R. G. Protective effect of vitamin E on ischaemia-reperfusion injury in ovarian grafts. J Reprod Fertil. 114 (2), 341-346 (1998).
- Kim, S. S., et al. Quantitative assessment of ischemic tissue damage in ovarian cortical tissue with or without antioxidant (ascorbic acid) treatment. Fertil Steril. 82 (3), 679-685 (2004).
- Abir, R., et al. Improving posttransplantation survival of human ovarian tissue by treating the host and graft. Fertil Steril. 95 (4), 1205-1210 (2011).
- Friedman, O., et al. Possible improvements in human ovarian grafting by various host and graft treatments. Hum Reprod. 27 (2), 474-482 (2012).
- Shikanov, A., et al. Fibrin encapsulation and vascular endothelial growth factor delivery promotes ovarian graft survival in mice. Tissue Eng Part A. 17 (23-24), 3095-3104 (2011).
- Soleimani, R., Heytens, E., Oktay, K. Enhancement of neoangiogenesis and follicle survival by sphingosine-1-phosphate in human ovarian tissue xenotransplants. PLoS One. 6 (4), e19475 (2011).
- Israely, T., Dafni, H., Nevo, N., Tsafriri, A., Neeman, M. Angiogenesis in ectopic ovarian xenotransplantation: multiparameter characterization of the neovasculature by dynamic contrast-enhanced MRI. Magn Reson Med. 52 (4), 741-750 (2004).
- Buratini, J., Price, C. A. Follicular somatic cell factors and follicle development. Reprod Fertil Dev. 23 (1), 32-39 (2011).
- Dunlop, C. E., Anderson, R. A. The regulation and assessment of follicular growth. Scand J Clin Lab Invest Suppl. 244, 13-17 (2014).
- Durlinger, A. L., et al. Control of primordial follicle recruitment by anti-Müllerian hormone in the mouse ovary. Endocrinology. 140 (12), 5789-5796 (1999).
- Schmidt, K. L., Ernst, E., Byskov, A. G., Nyboe Andersen, A., Yding Andersen, C. Survival of primordial follicles following prolonged transportation of ovarian tissue prior to cryopreservation. Hum Reprod. 18 (12), 2654-2659 (2003).
- Jensen, A. K., et al. Outcomes of transplantations of cryopreserved ovarian tissue to 41 women in Denmark. Hum Reprod. 30 (12), 2838-2845 (2015).
- Oktay, K., Newton, H., Aubard, Y., Salha, O., Gosden, R. G. Cryopreservation of immature human oocytes and ovarian tissue: an emerging technology?. Fertil Steril. 69 (1), 1-7 (1998).
- Shultz, L. D., et al. Human lymphoid and myeloid cell development in NOD/LtSz-scid IL2R gamma null mice engrafted with mobilized human hemopoietic stem cells. J Immunol. 174 (10), 6477-6489 (2005).
- Ramalingam, R., Rafii, S., Worgall, S., Brough, D. E., Crystal, R. G. E1(-)E4(+) adenoviral gene transfer vectors function as a "pro-life" signal to promote survival of primary human endothelial cells. Blood. 93 (9), 2936-2944 (1999).
- Seandel, M., et al. Generation of a functional and durable vascular niche by the adenoviral E4ORF1 gene. Proc Natl Acad Sci U S A. 105 (49), 19288-19293 (2008).
- Meirow, D., et al. Cortical fibrosis and blood-vessels damage in human ovaries exposed to chemotherapy. Potential mechanisms of ovarian injury. Hum Reprod. 22 (6), 1626-1633 (2007).
- Assidi, M., et al. Identification of potential markers of oocyte competence expressed in bovine cumulus cells matured with follicle-stimulating hormone and/or phorbol myristate acetate in vitro. Biol Reprod. 79 (2), 209-222 (2008).
- Thakur, S. C., Datta, K. Higher expression of hyaluronan binding protein 1 (HABP1/p32/gC1qR/SF2) during follicular development and cumulus oocyte complex maturation in rat. Mol Reprod Dev. 75 (3), 429-438 (2008).
- Dolmans, M. M., et al. Short-term transplantation of isolated human ovarian follicles and cortical tissue into nude mice. Reproduction. 134 (2), 253-262 (2007).
- Amorim, C. A., et al. Impact of freezing and thawing of human ovarian tissue on follicular growth after long-term xenotransplantation. J Assist Reprod Genet. 28 (12), 1157-1165 (2011).
- Kawamura, K., et al. Hippo signaling disruption and Akt stimulation of ovarian follicles for infertility treatment. Proc Natl Acad Sci U S A. 110 (43), 17474-17479 (2013).
- Suzuki, N., et al. Successful fertility preservation following ovarian tissue vitrification in patients with primary ovarian insufficiency. Hum Reprod. 30 (3), 608-615 (2015).
- Campbell, B. K., Clinton, M., Webb, R. The role of anti-Müllerian hormone (AMH) during follicle development in a monovulatory species (sheep). Endocrinology. 153 (9), 4533-4543 (2012).
- Donnez, J., et al. Restoration of ovarian activity and pregnancy after transplantation of cryopreserved ovarian tissue: a review of 60 cases of reimplantation. Fertil Steril. 99 (6), 1503-1513 (2013).
- Ferreira, M., et al. The effects of sample size on the outcome of ovarian tissue cryopreservation. Reprod Domest Anim. 45 (1), 99-102 (2010).
- Gavish, Z., Peer, G., Roness, H., Cohen, Y., Meirow, D. Follicle activation and ‘burn-out’ contribute to post-transplantation follicle loss in ovarian tissue grafts: the effect of graft thickness. Hum Reprod. 30 (4), 1003 (2015).
- Donnez, J., Dolmans, M. M. Fertility Preservation in Women. N Engl J Med. 377 (17), 1657-1665 (2017).
- Salama, M., Woodruff, T. K. New advances in ovarian autotransplantation to restore fertility in cancer patients. Cancer Metastasis Rev. 34 (4), 807-822 (2015).
- Donnez, J., Dolmans, M. M. Ovarian cortex transplantation: 60 reported live births brings the success and worldwide expansion of the technique towards routine clinical practice. J Assist Reprod Genet. 32 (8), 1167-1170 (2015).
- Meirow, D., et al. Transplantations of frozen-thawed ovarian tissue demonstrate high reproductive performance and the need to revise restrictive criteria. Fertil Steril. 106 (2), 467-474 (2016).
- Kalich-Philosoph, L., et al. Cyclophosphamide triggers follicle activation and “burnout”; AS101 prevents follicle loss and preserves fertility. Sci Transl Med. 5 (185), 185ra162 (2013).
- Kano, M., et al. AMH/MIS as a contraceptive that protects the ovarian reserve during chemotherapy. Proc Natl Acad Sci U S A. 114 (9), E1688-E1697 (2017).
