Het toedienen van eiwitten aan de testikels zou op een dag mannelijke onvruchtbaarheid kunnen behandelen

Het toedienen van een eiwit (rode fluorescentie) aan de testes van muizen met een in fibroïne nanodeeltjes ingekapseld kationisch lipidencomplex (groen) herstelde de mannelijke vruchtbaarheid. Krediet: aangepast van ACS Nano 2020, DOI: 10.1021 / acsnano.0c04936

Volgens de Mayo Clinic is ongeveer 15% van de paren onvruchtbaar en speelt mannelijke onvruchtbaarheid een rol in meer dan een derde van deze gevallen. Vaak zijn problemen met de ontwikkeling van sperma de schuld. Nu rapporteren onderzoekers in ACS Nano hebben een manier gevonden om een ​​eiwit dat belangrijk is voor de productie van zaadcellen rechtstreeks af te leveren aan de testikels van muizen, waar het de normale ontwikkeling van het sperma herstelde en voorheen onvruchtbare muizen het mogelijk maakte om pups te verwekken.

Mannelijke onvruchtbaarheid komt vaak voor door een tekort aan sperma in het sperma, wat het gevolg kan zijn van schade aan de bloed-testis barrière (BTB). Deze barrière beschermt voortplantingscellen tegen schadelijke giftige stoffen en medicijnen, en een eiwit genaamd PIN1 is belangrijk voor zijn functie. Muizen die genetisch gemanipuleerd zijn om PIN1 te missen, zijn onvruchtbaar, met kleine teelballen, uitgeputte spermastamcellen en een laag aantal zaadcellen. Hoewel wetenschappers gentherapieën hebben overwogen om mannelijke onvruchtbaarheid te behandelen, zijn deze procedures riskant omdat ze ongewenste genetische veranderingen in voortplantingscellen kunnen veroorzaken die kunnen worden doorgegeven aan het nageslacht. Hyun-Mo Ryoo en collega’s wilden een systeem ontwikkelen om eiwitten (zoals PIN1) in plaats van genen aan de testikels af te leveren, maar eerst moesten ze een manier vinden om eiwitten door de complexe buisjes van de testikels en in cellen te krijgen.

De onderzoekers ontwikkelden een afleversysteem genaamd Fibroplex, dat bestond uit bolvormige nanodeeltjes gemaakt van zijdefibroïne en een laagje lipiden. Ze laadden PIN1 in Fibroplex en toonden aan dat de deeltjes veilig leken en geen tekenen van toxiciteit of testiculaire schade bij muizen vertoonden. Toen het team de met PIN1 geladen Fibroplex in de testes van jonge muizen injecteerde met PIN1-deleties, herstelde de behandeling bijna normale PIN1-niveaus en spermastamcelaantallen en herstelde de BTB. Behandelde muizen hadden een normaal testikelgewicht en -grootte en ongeveer 50% van het aantal zaadcellen van wildtype muizen. Tot ongeveer 5 maanden na de behandeling, toen het eiwit degradeerde, verwekten de met PIN1-Fibroplex behandelde muizen een vergelijkbaar aantal jongen als wild-type muizen, terwijl onbehandelde muizen met PIN1-deleties onvruchtbaar bleven. Dit is de eerste demonstratie van directe levering van eiwitten in de testis om mannelijke onvruchtbaarheid te behandelen, zeggen de onderzoekers.