Samtidig transplantation av mänskliga äggstocksvävnad med bearbetade Endothelial celler: en Cell-baserad strategi kombinera accelererade Perfusion med direkta parakrin leverans
Summary
För vissa patienter är det enda alternativet för fertilitet bevarande frysförvaring för äggstocksvävnad. Tyvärr undergräver försenad revaskularisering follikulära livskraft. Här presenterar vi ett protokoll för att co transplantera mänskliga äggstocksvävnad med endotelceller för utnyttjande som cell-baserad strategi kombinerar accelererade perfusion med en direkt parakrin leverans av bioaktiva molekyler.
Abstract
Infertilitet är en vanlig biverkning av kemoterapi eller strålbehandling och för vissa patienter, Frysförvaring av oocyter eller embryon är inte ett alternativ. Som ett alternativ, ett ökande antal dessa patienter väljer att frysa äggstocksvävnad för autograft efter återkrav och eftergift. Trots förbättringar i resultat bland patienter som genomgår auto-transplantation av frysförvarade äggstocksvävnad, förblir effektiv revaskularisering ympade vävnad ett stort hinder. För att mildra ischemi och därmed förbättra utfall hos patienter som genomgår auto-transplantation, utvecklade vi en vaskulära cell-baserad strategi för att påskynda perfusion för äggstocksvävnad. Vi beskriver en metod för samtidig transplantation av exogena endotelceller (chefer) med frysförvarade äggstocksvävnad i en musmodell xenograft. Vi förlänga denna strategi att anställa chefer som har konstruerats för att konstitutivt express Anti-Mullerian hormon (AMH), vilket möjliggör ihållande parakrin signalering indata till äggstockscancer ympkvistar. Samtidig transplantation med chefer ökat follikulära volym och förbättrad antral follikeln utveckling och AMH-uttryckande chefer främjas lagring av quiescent primordial folliklar. Denna kombinerade strategi kan vara ett användbart verktyg för förmildrande ischemi och modulerande follikulära aktivering inom ramen av fertilitet bevarande och/eller infertilitet i stort.
Introduction
Cancer är fortfarande bland de ledande dödsorsakerna i industriländerna, men decennier av forskning har gett betydande framsteg för de flesta typer av cancer, och i vissa fall nästan fördubblad överlevnad priser1. Kemoterapeutika är tyvärr ofta gonadotoxic, ozonnedbrytande reserven av primordial folliklar i äggstockarna och minska fertilitet2. Denna växande befolkning kan dra nytta av olika metoder för fertilitet bevarande inklusive äggcell eller embryo frysförvaring, men patienter som kräver snabbt insättande av cancerbehandling och prepubertala patienter är berättigade till dessa alternativ. Alternativt kan har vissa patienter valt att frysa äggstocksvävnad innan deras terapeutiska regimen, och på återkrav och eftergift, auto-transplantation vävnad att återställa fertilitet3. Ännu, hittills har överlevnaden för njurtransplantaten och follikulär utdata efter auto-transplantation förblir relativt låg4, främst på grund av vävnad ischemi och hypoxi5,6,7. Trots många insatser för att förbättra lönsamheten för äggstockscancer kortikala grafter med anti-oxidanter8,9, proangiogena cytokiner10,11,12,1 3eller mekaniska manipulationer14, transplantat ischemi i en 5-7 dag fönster efter transplantation undergräver lönsamhet och överlevnad av transplantat7. För att lösa detta, utvecklat vi en cell-baserad strategi för att underlätta anastomos värd och transplantat fartyg och därmed påskynda reperfusion för äggstocksvävnad.
Förutom den ischemisk förolämpningen mot ympade äggstocksvävnad i fönstret efter transplantation, kan störningar av Inter follikulära signalering bidra till utarmning av pool15,16. Eftersom exogena endotelceller (chefer) bidrar till stabil och fungerande fartyg i peripheryen av graften, presenterar de en unik möjlighet att förmedla en definierad molekylär ingång transplanterad vävnad. Som ett bevis på principen, var chefer konstruerad för att snabb Super fysiologiska nivåer av Anti-Mullerian hormon (AMH), medlem av omvandla tillväxtfaktor beta (TGFβ) superfamiljen som har visat att begränsa follikeltillväxten17. Jämförelse av follikulära distribution i ympkvistar Co transplanteras med kontroll och AMH-uttryckande celler kontrollerar biologisk aktivitet och styrkan av bakåtkompilerade chefer.
Sammanfattningsvis, kan genom att förbättra transplantat livskraft och undertrycka tidig mobilisering av follikulära poolen, detta tillvägagångssätt öka produktiviteten i auto-transplanterade äggstocksvävnad hos patienter som genomgår fertilitet bevarande. Dessutom kan den ExEC-baserad plattformen experimentella förhör av molekylär tillsynsmyndigheter som har varit inblandade i follikulär utveckling.
Protocol
Representative Results
Discussion
Här visar vi att samtidig transplantation av chefer ger en betydande fördel för äggstocksvävnad livskraft och funktion efter xenografts i möss. Standarder för klinisk tillämpning för äggstocksvävnad auto-transplantation för fertilitet bevarande har inte set och de optimala parametrarna (storlek, transplantation webbplats, varaktigheten av transplantat, etc.) 32 , 33 , 34 för förbättrad återvinning av fol…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Omar Alexander Man för illustrationerna.
L.M. stöddes av en Pilot Award från Cornell kliniska och Translational Science Center och en ASRM forskning bidrag.
Författarna vill tacka James lab medlemmar för kritisk läsning 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).
