Co transplantasjon av menneskelig Ovarian vev med konstruert endotelceller: en celle-basert strategi kombinere akselerert perfusjon med direkte Paracrine levering
Summary
For noen pasienter er det eneste alternativet for fertilitet bevaring kryonisk bevaring av eggstokkene vev. Dessverre, forsinket revaskularisering undergraver follikulær levedyktighet. Her presenterer vi en protokoll for co transplantasjon menneskelig ovarian vev med endotelceller for utnyttelse som cellen-basert strategi kombinere akselerert perfusjon med en direkte paracrine levering av bioaktive molekyler.
Abstract
Infertilitet er en hyppig bivirkning av kjemoterapi og/eller strålebehandling og for noen pasienter, kryonisk bevaring av oocytes eller embryoer er ikke et alternativ. Som et alternativ, et økende antall disse pasientene velger å cryopreserve ovarian vev for autograft etter utvinning og tilgivelse. Til tross for forbedringer i resultatene blant pasienter som gjennomgår auto-transplantasjon av cryopreserved ovarian vev, fortsatt effektiv revaskularisering av podet vev en stor utfordring. Å redusere iskemi og dermed bedre resultater i pasienter som gjennomgår auto-transplantasjon, utviklet vi en vaskulær cellen-basert strategi for akselererende perfusjon av eggstokkene vev. Vi beskriver en metode for co transplantasjon av eksogene endotelceller (ExECs) med cryopreserved ovarian vev i en mus xenograft modell. Vi utvider denne tilnærmingen å ansette ExECs som har blitt utviklet for å uttrykke constitutively Anti-Mullerian hormon (AMH), dermed muliggjør vedvarende paracrine signalering innspill til eggstokkene grafts. Co transplantasjon med ExECs økt follikulær volum og forbedret Boas hårsekken utvikling, og AMH-uttrykke ExECs forfremmet oppbevaring av quiescent primordial follikler. Denne kombinerte strategi kan være et nyttig verktøy for begrensende iskemi og modulerende follikulær aktivisering i sammenheng fertilitet bevaring og/eller infertilitet generelt.
Introduction
Kreft er fortsatt blant de viktigste årsakene til dødsfall i den industrialiserte verden, men tiår med forskning har gitt vesentlig fremgang for de fleste typer kreft, og i noen tilfeller nesten doblet overlevelse priser1. Dessverre er chemotherapeutic agenter ofte gonadotoxic, tappe reserve av primordial follicles i eggstokkene og reduserer fruktbarheten2. Denne voksende befolkningen kan ha nytte av ulike metoder for fertilitet bevaring inkludert oocyte og/eller embryoet kryonisk bevaring, men pasienter som krever rask oppstart av kreft terapi og pre pubertale pasienter er kvalifisert for disse alternativene. Som et alternativ, har noen pasienter valgt å cryopreserve ovarian vev før foretaket kaloriforbrenning terapeutiske og utvinning og remisjon, auto-transplanting vev gjenopprette fruktbarhet3. Likevel, hittil pode overlevelse og follikulær utdataene etter auto-transplantasjon fortsatt relativt lav4, hovedsakelig på grunn av vev iskemi og hypoksi5,6,7. Til tross for utallige forsøk på å forbedre levedyktigheten til eggstokkene kortikale grafts bruker antioksidanter8,9, pro-angiogenic cytokiner10,11,12,1 3eller mekanisk manipulasjoner14, pode iskemi i en 5 til 7 dagers vinduet etter transplantasjon undergraver levedyktighet og overlevelse av pode7. For å løse dette, utviklet vi en cellen-basert strategi for å lette anastomose av verten og pode fartøy og dermed fremskynde reperfusion av eggstokkene vev.
I tillegg til iskemiske fornærmelse mot podet ovarian vev i vinduet etter transplantasjon, kan avbrudd i Inter follikulær signalering bidra til uttømming av bassenget15,16. Fordi eksogene endotelceller (ExECs) bidra til stabile og fungerende fartøy i utkanten av graftet, presenterer de en unik mulighet til å formidle en definert molekylær inngang til transplanterte vev. Som et bevis på prinsippet, var ExECs konstruert å uttrykke super fysiologiske nivåer av Anti-Mullerian hormon (AMH), medlem av transformere vekstfaktor beta (TGFβ) gruppe som har vist seg å begrense follikulær vekst17. Sammenligning av follikulær distribusjon i grafts co transplantert med kontroll og AMH-uttrykke celler bekrefter biological aktivitet og styrken på utvikling exECs.
I sammendraget, kan ved å forbedre pode levedyktighet og undertrykke tidlig mobilisering av follikulær bassenget, denne tilnærmingen øke produktiviteten til auto-transplanted ovarian vev i pasienter som gjennomgår fertilitet bevaring. Videre kan den ExEC-basert plattformen eksperimentelle avhør av molekylære regulatorer som har vært innblandet i follikulær utvikling.
Protocol
Representative Results
Discussion
Her viser vi at co transplantasjon av exECs gir en betydelig fordel for eggstokkreft vev levedyktighet og funksjon etter xenograft i mus. Standarder for klinisk anvendelse av eggstokkene vev auto-transplantasjon for fertilitet bevaring er ikke sett og optimale parametere (størrelse, transplantasjon område, varigheten av pode, etc.) 32 , 33 , 34 for økt utvinning av follikulær fortsatt udefinert. Når auto-transplant…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Omar Alexander mann for illustrasjonene.
L.M. ble støttet av en Pilot Award fra Cornell klinisk og Translational Science Center og en ASRM forskning tilskudd.
Forfatterne vil gjerne takke James lab medlemmer for kritisk lesning av 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).
