Co transplantation af menneskelige æggestokkene væv med manipuleret endotelceller: en celle-baseret strategi kombinere accelereret Perfusion med direkte Paracrine levering
Summary
For nogle patienter er den eneste mulighed for fertilitet bevarelse kryopræservering af æggestokkene væv. Desværre underminerer forsinket revaskularisering follikulært levedygtighed. Vi præsenterer her, en protokol for at co transplant menneskelige æggestokkene væv med endotelceller for udnyttelse som celle-baseret strategi kombinerer accelereret perfusion med en direkte paracrine levering af bioaktive molekyler.
Abstract
Barnløshed er en hyppig bivirkning af kemoterapi og/eller strålebehandling og for nogle patienter, kryopræservering af æg eller embryoner er ikke en mulighed. Som et alternativ, et stigende antal af disse patienter vælger at cryopreserve æggestokkene væv til autograft efter genopretning og aftagen. Trods forbedringer i resultater blandt patienter, der gennemgår auto-transplantation af kryopræserverede æggestokkene væv, forbliver effektiv revaskularisering af podede væv en stor hindring. For at afbøde iskæmi og dermed forbedre resultater i patienter, der gennemgår auto-transplantation, udviklede vi en vaskulær celle-baseret strategi for fremskyndelse perfusion af æggestokkene væv. Vi beskriver en metode til co transplantation af eksogene endotelceller (ExECs) med befrugtede æggestokkene væv i en musemodel xenograft. Vi udvider denne tilgang for at ansætte ExECs, der er blevet manipuleret til at constitutively udtrykke Anti-Mullerian hormon (AMH), således at vedvarende paracrine signalering input til æggestokkene podninger. Co transplantation med ExECs øget follikulært volumen og forbedret antral follikel udvikling, og at udtrykke AMH ExECs forfremmet fastholdelse af inaktiv primordiale follikler. Denne kombinerede strategi kan være et nyttigt redskab for formildende iskæmi og modulerende follikulært aktivering i forbindelse med fertilitet bevarelse og/eller barnløshed som helhed.
Introduction
Kræft er fortsat blandt de førende dødsårsager i den industrialiserede verden, men årtiers forskning har givet betydelige fremskridt for de fleste typer af kræft, og i nogle tilfælde næsten fordoblet overlevelse satser1. Kemoterapeutiske stoffer er desværre ofte gonadotoxic, nedbryder reserve af primordial follikler i æggestokkene og reducere fertiliteten2. Denne voksende befolkning kan drage fordel af forskellige metoder til fertilitet bevarelse herunder oocyt og/eller embryo kryopræservering, dog, patienter, der kræver hurtig indledningen af kræftbehandling og præpubertale patienter er berettiget til disse indstillinger. Som alternativ kan har nogle patienter valgt at cryopreserve æggestokkene væv, før virksomheden deres terapeutiske regime, og recovery og remission, auto-omplantning væv for at genoprette frugtbarhed3. Endnu, til dato, graft overlevelse og follikulært output efter auto-transplantation er fortsat relativt lavt4, hovedsagelig som følge af væv iskæmi og hypoxi5,6,7. Trods talrige bestræbelser på at forbedre æggestokkene kortikale grafts levedygtighed ved hjælp af anti-oxidanter8,9, pro-angiogene cytokiner10,11,12,1 3, eller mekaniske manipulationer14, graft iskæmi i 5 til 7 dages vindue efter transplantation underminerer levedygtighed og overlevelse af transplantat7. For at løse dette, udviklede vi en celle-baseret strategi for at lette anastomose vært og graft fartøjer og således fremskynde reperfusion æggestokkene væv.
Ud over den iskæmisk fornærmelse af podede æggestokkene væv i vinduet efter transplantation, kan afbrydelse af indbyrdes follikulært signalering bidrage til nedbrydningen af pool15,16. Fordi eksogene endotelceller (ExECs) bidrage til stabil og velfungerende fartøjer i periferien af graften, udgør de en enestående mulighed for at formidle en defineret Molekylær input til transplanterede væv. Som et bevis på princippet blev ExECs manipuleret til at udtrykke min super-fysiologiske niveauer af Anti-Mullerian hormon (AMH), et medlem af den omdanne vækst faktor beta (TGFβ) superfamilien, der har vist sig at begrænse follikelvækst17. Sammenligning af follikulært distribution i podninger Co transplanteret med kontrol og udtryk for AMH celler kontrollerer den biologiske aktivitet og styrken af manipuleret exECs.
Resumé, kan ved at forbedre graft levedygtighed og undertrykke tidlig mobilisering af follikulært pool, denne tilgang øge produktiviteten i auto-transplanteret æggestokkene væv i patienter, der gennemgår fertilitet bevarelse. Desuden, den ExEC-baseret platform giver eksperimentel forhør af molekylære reguleringsmyndigheder, som har været impliceret i follikulære udvikling.
Protocol
Representative Results
Discussion
Her vi vise at co transplantation af exECs giver en betydelig fordel æggestokkene væv levedygtighed og funktion efter xenograft i mus. Standarder for klinisk anvendelse af æggestokkene væv auto-transplantation for fertilitet bevarelse har ikke set og de optimale parametre (størrelse, transplantation site, graft varighed osv.) 32 , 33 , 34 til øget nyttiggørelse af follikulært pool forblive udefineret. Når auto-…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Omar Alexander mand for illustrationerne.
L.M. blev støttet af en Pilot Award fra Cornell kliniske og Translational Science Center og en ASRM forskning tilskud.
Forfatterne vil gerne takke James lab medlemmer for kritisk læsning af manuskriptet.
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).
