Ricercatori dell’Istituto per lo Studio Avanzato della Biologia Umana (WPI-ASHBi) dell’Università di Kyoto hanno compiuto progressi significativi nella gametogenesi in vitro umana (IVG). Hanno identificato le condizioni ottimali di coltura che favoriscono la riprogrammazione epigenetica con la proteina morfogenetica ossea (BMP), un passo fondamentale per trasferire la tecnologia IVG in ambito clinico per il trattamento dell’infertilità.
La ricerca IVG offre metodi promettenti per creare cellule germinali umane a partire da cellule staminali, potenzialmente rivoluzionando i trattamenti per la fertilità. Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità, circa 1 persona su 6 è colpita da infertilità in qualche momento della vita. La Società Americana per la Medicina Riproduttiva (ASRM) definisce l’infertilità come una condizione caratterizzata dall’incapacità di ottenere una gravidanza di successo, basata su fattori come storia medica, sessuale e riproduttiva, età, reperti fisici e test diagnostici, o richiedendo l’uso di gameti donatori per ottenere una gravidanza. Sebbene le tecnologie di riproduzione assistita (ART), come la fecondazione in vitro (IVF), abbiano migliorato significativamente il trattamento per alcuni tipi di infertilità, non tutte le forme possono essere affrontate con le strategie attuali.
Un importante sviluppo nel campo è rappresentato dalla gametogenesi in vitro umana (IVG), che utilizza cellule staminali pluripotenti (PSC), come le cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC) dei pazienti, per generare cellule germinali umane con la capacità di dare origine a gameti maturi in coltura, offrendo una soluzione per trattare tutte le forme di infertilità, indipendentemente dal genere. Tuttavia, la ricerca IVG umana è ancora nelle sue prime fasi, con l’obiettivo attuale di ricostruire il processo completo di gametogenesi umana. Ad oggi, una delle principali sfide è stata quella di recapitolare nella popolazione fondatrice di cellule germinali, o nelle cellule germinali primordiali umane (hPGC), un evento chiave noto come riprogrammazione epigenetica — in cui la “memoria” genitoriale ereditata delle cellule, presente sul suo DNA, viene resettata/cancellata — necessaria per una corretta differenziazione delle cellule germinali.
Un team di ricercatori dell’Istituto per lo Studio Avanzato della Biologia Umana (WPI-ASHBi) dell’Università di Kyoto ha identificato condizioni di coltura robuste necessarie per guidare la riprogrammazione epigenetica e la differenziazione delle cellule germinali in precursori di gameti maturi, i pro-spermatogoni mitotici e pro-oogoni con la capacità di amplificazione estensiva, raggiungendo una nuova pietra miliare per la ricerca IVG umana. I ricercatori, guidati dal Dr. Mitinori Saitou, hanno pubblicato questi risultati rivoluzionari sulla rivista Nature.
Lavori precedenti del team di Saitou e di altri gruppi hanno generato con successo cosiddette cellule simili a cellule germinali primordiali umane (hPGCLC) da PSC in vitro, che hanno recapitolato diverse caratteristiche fondamentali delle hPGC, inclusa la capacità di propagarsi. Tuttavia, queste hPGCLC non erano in grado di subire riprogrammazione epigenetica e differenziazione. Queste limitazioni potrebbero essere superate aggregando hPGCLC con cellule gonadali embrionali non germinali di topo per simulare il microambiente del testicolo/dell’ovaio, “ricostruendo” così efficacemente i tessuti. Tuttavia, questo processo è inefficiente e poco pratico dal punto di vista dell’applicazione clinica. Pertanto, per raggiungere l’obiettivo finale della ricerca IVG umana, è essenziale identificare le condizioni di coltura minime necessarie per generare gameti umani maturi.
Nel loro nuovo studio, Saitou e colleghi hanno condotto uno screening basato sulla coltura cellulare per identificare potenziali molecole segnale necessarie per guidare la riprogrammazione epigenetica e la differenziazione delle hPGCLC in pro-spermatogoni mitotici e oogoni. Sorprendentemente, gli autori hanno scoperto che la molecola segnale dello sviluppo ben stabilita, BMP, ha giocato un ruolo cruciale in questo processo di riprogrammazione e differenziazione delle hPGCLC.