Reorganisation testikulärer Strukturen bei In-vitro-kultivierten Zellen aus dem humanen adulten normogonadotropen Hoden mit vollständiger Spermatogenese

Einleitung: Morphogenetische Dynamiken von
In-vitro-kultivierten Hodenzellen sind aus
Ratte und Maus bekannt [1–5]. Anhand von
Zellkulturversuchen mit primär kultivierten
Testiszellen transsexueller Männer wurden
ähnliche Ergebnisse auch für den humanen
Hoden gezeigt [Mincheva et al., unpublished].
Methodik: Aggregatfreie Zellsuspensionen
aus kleinen Hodenbiopsien normogonadotroper
Patienten mit vollständiger Spermatogenese
(n = 3) wurden bei 35 °C in unbeschichteten
96-well-Plastik-Zellkulturplatten
serumfrei unter Zusatz von Chemokinen für
mindestens 80 Tage kultiviert. Die Größenmessung
der zellulären Cluster erfolgte alle
1–3 Tage.
Ergebnisse: Zelluläre Aggregate waren an
Zellkulturtag 6 nachweisbar, runde Zellcluster
vermehrt ab Tag 8. Ab Tag 13 war die Ansiedlung
der Cluster auf Zellen, die morphologisch
peritubulären Testis-Zellen ähnelten,
zu beobachten. Außerdem wurden um Cluster
herumgelagerte Spermatogonien-ähnliche
Zellen sichtbar. Um Tag 19 kam es zur Clustervergrößerung,
höchstwahrscheinlich durch
Fusionsprozesse einzelner Aggregate und/
oder Rekrutieren zusätzlicher Zellen. Parallel
war das brückenartige „Auswachsen“ der unteren
Zellschicht zwischen den Clustern zu
einem „Straßen“- bzw. „Schienen“-ähnlichen
System zu verzeichnen. Entlang dieser Stränge
konnte später die Annäherung der Cluster
mit nachfolgenden fusionsartigen Prozessen
festgestellt werden, bei denen elongierte oder
zunehmend dreidimensionale Strukturen generiert
wurden. Die Größen der verschiedenen
Clustertypen waren ansteigend von den
anfänglich detektierten Aggregaten zu den
später entstandenen Strukturen. In einer Zellkultur
mit humanem Serum entstandene Formationen
entsprachen in ihrer Größe den
Clustertypen aus der serumfreien Zellkulturbedingung.
Schlussfolgerungen: Zwischen somatischen
Zellen und Keimzellen des adulten normogonadotropen
menschlichen Hodens sind in
der Zellkultur Interaktionen möglich. Hierbei
entstandene zelluläre Cluster könnten geeignete
Bedingungen für die Vermehrung von
Spermatogonien bzw. spermatogonialen
Stammzellen liefern sowie die Voraussetzung
für eine In-vitro-Spermatogenese darstellen.
Förderung: Gefördert durch DFG: KO 4769/2-1.
Literatur:
1. Gassei K, et al. Initiation of testicular tubulogenesis
is controlled by neurotrophic tyrosine receptor kinases
in a three-dimensional Sertoli cell aggregation assay.
Reproduction 2008; 136: 459–69.
2. Pan F et al. Effects of nanostructures and mouse
embryonic stem cells on in vitro morphogenesis of rat
testicular cords. PLoS One 2013; 8: e60054.
3. Reuter K et al. Reassembly of somatic cells and
testicular organogenesis in vitro. Tissue Cell 2013;
46: 86–96.
4. Mäkelä JA, et al. Reconstruction of mouse testicular
cellular microenvironments in long-term seminiferous
tubule culture. PLoS One 2014; 9: e90088.
5. Yokonishi T et al. In vitro reconstruction of mouse
seminiferous tubules supporting germ cell differentiation.
Biol Reprod 2013; 89: 1–6.