Stamceller kan förbättra effektiviteten i fertilitetsbehandlingar

En ny studie ledd av forskare vid Köpenhamns universitet har funnit att en ovanligt mångsidig och regenerativ stamcell i tidiga embryon kan vara nyckeln till att skapa nya, effektiva behandlingar för infertilitet. Musstudien, publicerad i tidskriften Cell och med titeln "The primitive endoderm supports lineage plasticity to enable regulatory development", öppnar upp nya perspektiv inom detta område.

Graviditet är en komplex process som kräver att en spermie hittar ett ägg och befruktar det i äggledaren. Ägget börjar sedan dela sig och efter fem dagar blir det en blastocyst, som så småningom utvecklas till ett foster. Men i takt med att infertilitet blir ett allt vanligare problem ökar antalet personer som vänder sig till reproduktionsteknik. I Danmark står sådana fall för en av åttonde graviditeter.

Trots detta är framgångsgraden för sådana ingrepp fortfarande låg och uppgår till endast cirka 20–30 %, beroende på kvinnans ålder och fertilitet. Nu har forskare vid Köpenhamns universitet gjort ett genombrott som kan leda till bättre fertilitetsbehandlingar i framtiden.

"Vi studerar celler i musembryot som kallas primitiv endoderm eller hypoblast. Vi fann att dessa celler är unika och kapabla att skapa sina egna embryoer. Detta är särskilt spännande eftersom en nyligen genomförd studie visade att primitiv endoderm är den enda celltypen i embryot som är förknippad med hög implantationsframgång i kliniska prövningar", säger studenten och studiens förstaförfattare Madeleine Linneberg-Agerholm.

Hon tillägger: ”Dessa celler ger normalt näring och stöd till ett normalt embryo, men när vi isolerar dem kan de själva skapa ett embryo, vilket är en mycket överraskande upptäckt.”

Forskarna fann också att stamceller från den primitiva endodermen som odlas i laboratoriet utvecklas i en petriskål för att bilda "embryonala stamcellsmodeller" som kallas blastoider med mycket hög effektivitet. Dessa modeller skulle kunna vara ett viktigt verktyg för att upptäcka nya läkemedel för att förbättra IVF-resultat.

"Detta kan vara särskilt viktigt för att förbättra nuvarande fertilitetsbehandlingar, eftersom plasticitet och motståndskraft kan vara nyckeln till att säkerställa att embryon överlever i laboratoriet och under överföring till modern", säger professor Joshua Brickman, seniorförfattare till studien.

Även om studien utfördes på möss planerar forskarna redan att genomföra liknande studier på mänskliga stamceller.

Primitiv endoderm som ett "bokmärke"

När embryot börjar utvecklas är det en enda cell, som sedan blir ett kluster av celler, där de yttre cellerna blir den framtida placentan och de inre cellerna bildar det primitiva endodermet, den framtida gulesäcken eller epiblasten, som bildar själva embryot.

"Det sista stadiet av blastocystutvecklingen är det primitiva endodermet. Och om man tar bort allt runt det primitiva endodermet, så 'kommer' det på något sätt ihåg hur man skapar ett embryo och kan göra det själv", förklarar Brickman.

"Vi visade också att dessa celler i den primitiva endodermen kommer ihåg hur man skapar andra celltyper eftersom de har transkriptionsfaktorer som sitter på DNA:t vid viktiga reglerande sekvenser (förstärkare), som bokmärken. Dessa faktorer gör normalt ingenting, men de kan komma ihåg vad de ska göra om det uppstår ett problem. Tänk på genomet som en bok. Dessa bokmärken påminner dig om vilken sida instruktionerna finns på för att skapa andra celltyper."

Den saknade länken?

Forskarna hoppas att deras resultat kommer att bidra till att förstå hur man kan förbättra chanserna till lyckad IVF och ge mer insikt i varför vissa människor har svårt att bli gravida.

"I fall där kvinnor har svårt att bli gravida kan en defekt i den primitiva endodermen vara orsaken, eftersom den inte bara ger näring utan också kan spela en viktig roll i att reparera skador. Detta är fortfarande bara en hypotes, men det är anmärkningsvärt att denna celltyp är en så stark indikator på lyckad implantation", säger Brickman.

För närvarande fokuserar forskare på att bättre förstå funktionerna hos primitiva endoderm och förbättra befintliga mänskliga primitiva endodermstamceller.

"Vi tror att detta indikerar att den tidiga primitiva endodermen är en struktur som kan regenerera saknade linjer när de skadas. Eftersom vi har skapat primitiva endodermstamceller kan studier av dem och signalerna som styr dem leda till förbättrade IVF-behandlingar", tillägger Brickman.