Journal of Experimental & Clinical Assisted Reproduction, 2006; 3: 6-6 (más artículos en esta revista)

Aplicaciones clínicas y las limitaciones actuales de ovario de la investigación con células madre: una revisión

BioMed Central
Karla J Hutt (khutt@kumc.edu) [1], David F, Albertini (dalbertini@kumc.edu) [1]
[1] Center for Reproductive Ciencias, Departamento de Integrativa y Molecular Sciences, University of Kansas Medical Center, Kansas City, KS 66160, EE.UU.
[2] Marine Biological Laboratory, 02543 Woods Hole, MA, EE.UU.

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Resumen

La publicación de un informe en la revista Nature en 2004 por el grupo Tilly lo que sugiere que los ovarios de ratón son capaces de generar los ovocitos de novo post-natally, ha despertado interés en un problema a largo piensa que se han resuelto de estudios clásicos en una gran variedad de especies de mamíferos. Dentro de un casi dos años período de tiempo, los laboratorios de todo el mundo han asumido el reto a los dogmas que plantea este informe inicial, ya sea para probar este concepto en forma experimental la ciencia básica o el establecimiento de dar orientación a las aplicaciones clínicas que podrían dar lugar, fueron los locales originales de este trabajo en el ratón una validez de la extrapolación a los seres humanos. Esta revisión proporciona un informe de situación para esta prometedora área de investigación, (1) para resumir los últimos hallazgos en la literatura con respecto a la validez de la hipótesis original proferido por el grupo de Tilly, y (2) para evaluar la utilidad potencial de ovario las células madre como tratamiento para ciertas formas de infertilidad humana.

La ciencia entonces y ahora

El trasfondo de este debate se deriva principalmente de dos documentos (Tabla 1]. Tomados en conjunto, estos estudios [1, 2] llegar a la conclusión de que la reposición de un ovocito mecanismo debe existir en el ratón de ovario después del nacimiento para explicar las variaciones en el folículo número detectado después de manipulaciones experimentales, y durante el desarrollo de ovario o el ciclo estral. Además de sobre la base del folículo metodología de recuento en una variedad de condiciones (animal edad, la condición de ciclo, la recuperación de ovotoxicity), expresión marcador de datos se publicaron impulsando modelos de un ovario, ya sea basados en el epitelio de células progenitoras de línea germinal obtención de nuevas folículos [1] o un de médula ósea procedentes de células madre competente para afinar en el ovario y generar nuevos folículos meióticas concomitante con la entrada de esos precursores poblaciones [2]. Si bien la demostración intrigante del tallo / germinal marcadores en las células de sangre humana sigue siendo indiscutible, por lo general todos los últimos esfuerzos para estudiar este problema han mantenido centrarse en el modelo murino y se resumen a continuación.

Folículo contando

Tres estudios que han aparecido abordar la cuestión de la dinámica del folículo y la probabilidad de post-natal de novo folículo producción (Tabla 1]. De ellos, el reciente artículo de Kerr et al. [3] se presta apoyo indirecto al concepto de regeneración en curso ovocitos en el ovario. Mediante el uso de técnicas de estereológicos imparcial para comparar números folículo en los ovarios y neonatal de ratones adultos pertenecientes a la misma cepa estudiada por Johnson et al. [1, 2], el mantenimiento del folículo primordial números durante las primeras etapas del post-natal a través de la vida a la edad media se demuestra, en lugar de la pérdida progresiva folículo lo largo del tiempo se indicó en los anteriores estudios. A pesar de la persistencia del folículo números apuntan a un mecanismo para mantener la piscina en ovocitos de ratón ovarios durante su vida reproductiva, estos autores no encontraron evidencia histológica de la existencia de ovario germinal de las células madre. Sobre la base de mediciones estereológicos luego plantea interrogantes sobre la validez de alternativas folículo contando los métodos y la definición de la sana versus atretic folículos como ensayadas por cualquiera de enfoque.

La hipótesis original de los ovocitos y folicular renovación toma sus raíces de la percepción de conflicto entre el número real de individuos sanos y atretic folículos presentes en el ovario, en comparación con las estimaciones hechas para la tasa de pérdida folículo [1]. Además de proporcionar una serie de razones de por qué las hipótesis y ecuaciones matemáticas utilizadas en este estudio fueron inherentemente defectuoso, Byskov et al. [4] realizaron sus propios experimentos para examinar las características y la tasa de atresia folículo y en hacerlo llegar a explicaciones alternativas para los grupos Tilly conclusiones. Byskov et al. [4] informe evidencia que indique que atretic folículos son en realidad elimina del ovario más lenta de lo inicialmente calculado, y que el número de folículos atretic encontrado el día 30 de Johnson et al. [1] incluye cada vez más probable folículos que han degenerado muchos días antes. De este modo, la afirmación de que en la ausencia continua de la regeneración folicular ovárico piscina de oocitos se agote antes de tiempo puede de hecho ser parcialmente atribuido a los autores "error de cálculo de la tasa de aclaramiento de atretic folículo.

Parece claro que una profunda comprensión de la dinámica folicular, que se define por la naturaleza de ambos folicular y la progresión de la pérdida folicular, es necesario antes de emitir un juicio sobre la existencia de células madre de línea germinal puede deducirse de los estudios de estática folículo selectivo a los números de puntos temporales. Con esto en mente, Bristol-Gould et al. [5] utilizan sofisticados modelos matemáticos, capaces de describir la dinámica folicular en el ovario, para determinar si la reposición de la primera piscina folículo primordial es necesaria para apoyar la fecundidad en toda la vida reproductiva. En primer lugar, contados folículos en los ovarios de ratones que van desde el día 6 hasta 12 meses. A continuación, aplica dos modelos para sus datos experimentales: el modelo fijo piscina, que asume el grupo de folículos primordiales establecidos en el ovario antes del nacimiento no es renovable, y el modelo de células madre, que predice que de novo folículo complementa la producción inicial folículo charco. A pesar de la manipulación de esta última para tener en cuenta diferentes tipos de producción de ovocitos, Bristol-Gould et al. [5] encontró que sólo fija la piscina modelo refleja con exactitud el observado el agotamiento gradual del folículo números lo largo del tiempo. Sus resultados muestran que la primera tienda de folículos primordiales es, en efecto, suficiente para abastecer el ratón con todos los ovocitos observados experimentalmente, y que la administración de suplementos de esta original piscina, en términos de número por sí solo, no es necesario.

Con respecto a los comportamientos de células madre, dos estudios son relevantes (Tabla 1]. En primer lugar, Byskov y colegas [4] han reiterado la detección BrdU paradigma (utilizando cepas idénticas ratón como el grupo Tilly) y no encontró pruebas para la síntesis de ADN naciente en una amplia gama de edades animal. Que el epitelio ovárico es un sitio de nuevas células germinales / folículo formación es poco probable en vista de esta nueva y sorprendente de confirmación de datos, ya que sostiene firmemente la falta de un típico mecanismo de regeneración del ratón en el ovario. La escasez de estudios sobre marcadores de expresión, como los utilizados por Johnson et al. [1], sin embargo, significa que si esos hechos son raros lo suficiente como para escapar de la detección de precursores del ADN de carga, estos y otros reactivos deben ser desplegados para resolver satisfactoriamente este punto. Del mismo modo, las imágenes que tienen por objeto demostrar las células germinales en el epitelio, históricamente interpretarse como implicada en la pérdida de oocitos [6], siguen siendo enigmáticos por lo que será necesario reevaluar.

El segundo estudio de Eggan y colegas [7] aborda la cuestión de los precursores de médula ósea a los nuevos ovocitos. Aquí, una vez más elegante y útil históricamente el empleo de ambos enfoques parabiosis entre donante y receptor los animales y el trasplante de médula ósea procedimientos utilizados por Johnson et al. [2] constituyen la base para pedir una forma sencilla y tantas veces buscado después de la pregunta (ver comentarios de Telfer et al. [8, 9]): ¿genéticamente marcado la médula ósea o sangre de las células madre dan lugar a ovularon ovocitos? Mientras tanto parabiotic y trasplante de médula ósea de animales siguió respondiendo a las gonadotropinas y la ovulación inducida por el apoyo con alta eficiencia, estos investigadores no pudieron documentar la ovulación de ovocitos que se han derivado de los tejidos de donantes adecuados. Tal vez más elocuente fue la conclusión de que después de ovocitos químicas inducidas por la ablación, suficientes tiendas de ovocitos no afectados se han detectado después de la ovulación inducida por seguir sugiriendo, al igual que otros, que los métodos utilizados para lograr la reducción total de los ovocitos fueron incompletas en el mejor. Este punto se seguirá discutiendo en lo que respecta a los últimos informes en los seres humanos que han establecido una vez más los embarazos siguientes tratamientos de quimioterapia.

De ratones y las mujeres

Sumariamente a continuación, las pruebas practicadas a partir de estudios recientes argumenta contra la existencia de un ovario de células madre de mecanismo que podría apoyar folículo reposición ... al menos en ratones. Cuestiones de la conveniencia de modelos murinos para estudiar la fisiología reproductiva humana pesar de ello, nos gustaría volver al tema de las células madre y los seres humanos, ya que se ha recibido mucha atención en la prensa popular, al parecer, a expensas de "ciencia dura" de la comunidad médica. A nuestro juicio, los estudios más interesantes son los de Oktay y sus colegas que han sido pioneros en el desarrollo de ovario restauración protocolos para ayudar a las mujeres jóvenes que han sido objeto de inducir esterilidad de los tratamientos contra el cáncer. Heteróloga trasplante de médula ósea se ha utilizado durante años en el manejo de estos pacientes y varios informes de restaurada la fecundidad han aparecido en la literatura [10 - 12]. Más recientemente, Oktay [13, 14] ha informado de un paciente de cáncer que, después de experimentar más de dos años de la menopausia como consecuencia de haber recibido quimioterapia antes de esterilizar a hematopoeitic transplante de células madre, concibió el doble inmediatamente después de trasplante de su propio tejido de ovario criopreservados. El origen de los embarazos son desconocidos, pero probablemente debido a la recuperación espontánea de su ovario existente. La contribución potencial de distribuir la línea germinal de las células madre para estos embarazos sigue siendo inexplorada. El caso de sangre / médula ósea con células madre capaces de reponer el ovario humano requieren una seria consideración en vista de los informes de este tipo y todos los esfuerzos para traducir los casos de esta naturaleza en una estrategia de tratamiento se debe alentar y perseguidos. No cabe duda de que se presente el caso, entonces la prueba genética puede y debe ser ejercida por los miles de pacientes que han concebido después de la quimioterapia y estos resultados son queridos todos en esta materia están anticipando.

Conclusión

Prueba de una serie de laboratorios colectivamente plantear preocupaciones sobre la validez del ovario de células madre folículo mecanismo de reposición según lo propuesto originalmente por Johnson et al. [1, 2]. Sin embargo, los recientes informes sobre la restauración de la fertilidad en los seres humanos son prometedores y merecen un estudio más a fondo como las esperanzas de nuevas técnicas de fertilidad están legitimados y la perspectiva de que la regeneración germinal, si bien poco probable que se produzca en los ratones, pueden tener cierta base en los primates.

Conflicto de intereses

Los autores declaran que no tienen intereses en conflicto.

Autores de las contribuciones

Karla Hutt y David Albertini contribuido igualmente a la redacción de este manuscrito.

Agradecimientos

Damos las gracias a los miembros de la Albertini laboratorio para su aliento y el apoyo y la financiación que ofrece el Salón de Fundación Familia.