Method Article
Questo protocollo descrive un nuovo modello di coltura tridimensionale (3D) che utilizza un idrogel di acido ialuronico legato alla tiramina per incapsulare e coltivare follicoli preantrali dall'ovaio di topo. Descriviamo anche due approcci alla crioconservazione del follicolo ovarico mediante vitrificazione.
L'architettura 3D del follicolo ovarico e le complesse interazioni tra i componenti delle cellule somatiche e l'ovocita, necessarie per la maturazione citoplasmatica e nucleare, sono difficili da mantenere nei sistemi di coltura bidimensionali (2D) convenzionali. Descriviamo un nuovo modello di coltura 3D utilizzando un idrogel di acido ialuronico legato alla tiramina per l'incapsulamento e la coltura dei follicoli ovarici di topo. La tecnica di incapsulamento con acido ialuronico consente la crescita 3D dei follicoli e la ritenzione dei fattori trofici in prossimità dei follicoli in via di sviluppo. Questo idrogel è altamente versatile e può essere applicato su follicoli isolati e frammenti di tessuto ovarico. Le proprietà viscoelastiche del gel HA consentono di regolare la rigidità e la modellabilità in base alla concentrazione del gel. I follicoli preantrali che si sviluppano in questo modello di coltura sono in grado di completare la maturazione meiotica entro 10-12 giorni dalla coltura e di ovulare un ovocita in metafase II dopo l'attivazione con hCG. Questo articolo descrive anche due approcci alla crioconservazione del follicolo ovarico mediante vitrificazione.
La follicologenesi umana in vitro rimane una sfida anche quattro decenni dopo la prima nascita dalla fecondazione in vitro. Ad oggi, manca ancora una metodologia per la coltura del follicolo ovarico umano che supporti la produzione di un embrione vitale che porti a un bambino sano1. Restano da determinare le proprietà fisiche ottimali necessarie per la crescita dei follicoli umani in vitro. L'ovaio intatto è popolato da migliaia di follicoli in vari stadi di sviluppo e la regolazione della loro crescita è un processo complesso (Figura 1)2. Gli ovociti allo stadio di vescicola germinale (GV) provenienti da follicoli preantrali umani impiegano fino a 30 giorni in coltura per diventare meioticamente maturi e raggiungere lo stadio3 della metafase II. La comunicazione bidirezionale tra l'ovocita e le cellule della granulosa circostanti attraverso giunzioni gap è fondamentale per la maturazione citoplasmatica e nucleare 4,5,6.
I sistemi di coltura 2D convenzionali non sono ideali per la coltura dei follicoli, specialmente nei modelli di mammiferi più grandi che richiedono un tempo prolungato in coltura. I follicoli si attaccano alla piastra e il legame tra le cellule della granulosa e l'ovocita diventa più tenue man mano che le cellule della granulosa migrano via. I sistemi di coltura tridimensionali (3D) per i follicoli sono quindi emersi come mezzo per imitare più da vicino la fisiologia in vivo 7,8.
L'incapsulamento dei follicoli all'interno di una matrice per promuovere la crescita 3D è stato un approccio per preservare l'architettura follicolare durante la coltura in vitro (IVC). Sono state testate biomatrici da polimeri naturali (come collagene, agarosio, fibrina, alginato e acido ialuronico), nonché polimeri sintetici (come polietilenglicole, alcol polivinilico e acido poliglicolico) 7,9,10,11,12,13. È stato dimostrato che le proprietà meccaniche di una biomatrice influenzano la diffusione dei nutrienti, la differenziazione delle cellule tecali, la formazione degli antri e la secrezione ormonale14. Il collagene, come parte della matrice extracellulare naturale (ECM) della cellula, è una delle prime matrici testate ed era inizialmente promettente 15,16,17. Tuttavia, la logistica della standardizzazione dei preparati di collagene, le scarse proprietà meccaniche e la stabilità ne hanno limitato l'uso18. L'agarosio è stato testato sui complessi cumuli-ovociti (COC) rilasciati dai follicoli antrali e sui follicoli primordiali19,20. Più recentemente, uno stampo 3D stampato in agarosio si è dimostrato promettente per la coltura del follicolo senza scaffold21. L'incapsulamento dell'alginato di calcio, riportato per la prima volta nel 2003, è stato, fino ad oggi, il sistema più studiato per IVC22. È stato testato su topi, bovini, scimmie e follicoli umani 23,24,25,26,27. Con l'alginato di calcio, i follicoli vengono caricati singolarmente in micro gocce del polimero ed esposti al cloruro di calcio per generare una perlina di gel. L'estrazione dei follicoli dalla perlina richiede un trattamento con un agente chelante. Tuttavia, questa matrice presenta alcuni inconvenienti. L'alginato è un polisaccaride isolato dalle alghe e, sebbene fornisca supporto, non fa parte della matrice extracellulare naturale del follicolo. I dati suggeriscono una maggiore incidenza di difetti del fuso dopo IVC nell'alginato28. Successive modifiche del sistema combinando l'alginato con la fibrina o altri componenti della matrice extracellulare (ECM) hanno contribuito a rendere il sistema dell'alginato di calcio più efficace29,30.
Prove crescenti indicano che la matrice extracellulare è un modulatore chiave nella crescita cellulare 10,31,32 . Non solo fornisce supporto, ma svolge un ruolo fondamentale nell'attaccamento, nella funzione, nella crescita e nella comunicazione cellulare. Uno dei componenti principali della MEC è lo ialuronano, un glicosaminoglicano presente in natura. Nel follicolo ovarico, l'acido ialuronico è prodotto dalle cellule della granulosa e contribuisce all'integrità strutturale e alla funzione del follicolo in via di sviluppo33,34. L'integrazione dello ialuronano in un modello di coltura follicolare può quindi aiutare a creare un ambiente più fisiologico e migliorare la produzione di ovociti funzionalmente competenti.
Questo lavoro descrive la nuova applicazione di uno ialuronano legato alla tiramina come biomatrice per la coltivazione di follicoli ovarici freschi e congelati e la maturazione in vitro di ovociti (IVM). Descriviamo anche le tecniche per la crioconservazione dei follicoli mediante vitrificazione su due tipi di dispositivi. Un metodo prevede l'immersione diretta in azoto liquido, mentre nel secondo metodo i follicoli sono racchiusi in una cannuccia prima dell'immersione. L'obiettivo principale è dimostrare che, nonostante le differenze, sia le metodologie che i dispositivi possono essere utilizzati in modo affidabile per la crioconservazione dei follicoli.
Tutti gli esperimenti sugli animali sono stati condotti secondo i protocolli istituzionali di uso e cura degli animali della Cleveland Clinic e seguendo le linee guida e i regolamenti del National Institutes of Health for Care and Use of Laboratory Animals.
1. Preparazione media
NOTA: I terreni descritti di seguito verranno utilizzati per le diverse fasi di questa procedura: manipolazione del tessuto ovarico (OT), digestione della collagenasi OT, coltura follicolare (FCM) e vitrificazione. Preparare tutto il terreno in una cappa per coltura tissutale utilizzando una tecnica sterile.
2. Prelievo delle ovaie
3. Isolamento del follicolo e del cluster FL (FL-C)
4. Inclusione di follicoli e gruppi di follicoli
5. Vitrificazione di follicoli e FL-cluster
NOTA: La vitrificazione può essere eseguita utilizzando un supporto aperto (Cryoloop; CL), che consente il contatto diretto con l'azoto liquido, oppure un vettore chiuso (Rapid I; RI), in cui il campione è sigillato all'interno di una cannuccia esterna e, pertanto, non viene mai a contatto con l'azoto liquido. La Figura 4 mostra i dispositivi e i contrasti dei due sistemi di vetrificazione. La vitrificazione su entrambi i dispositivi si è dimostrata efficace per la crioconservazione degli embrioni35.
6. Riscaldamento di follicoli vitrificati e FL-clusters
7. Imaging del follicolo e del cluster FL e modifica dei media
8. Maturazione degli ovociti in follicoli incapsulati
NOTA: La fase finale di maturazione viene in genere avviata quando la formazione di antro tra i follicoli totali seminati (e vitali) raggiunge oltre il 40%. Tuttavia, nel caso in cui la formazione di antro sia bassa o non visibile, si consiglia di innescare entro il 12° giorno di coltura. Non abbiamo notato alcun vantaggio nell'aspettare ancora. Per le colture FL-C, la maturazione viene in genere attivata quando si osservano formiche nel 40% dei pozzetti o al più tardi entro il giorno 12.
Questo articolo descrive in dettaglio la metodologia per l'utilizzo di un nuovo gel di acido ialuronico legato alla tiramina per la coltura in vitro di follicoli preantrali di topo36,37. La Figura 6 illustra le differenze tra la crescita del follicolo preantrale quando viene inserito in un sistema di coltura 2D convenzionale rispetto a un singolo follicolo incapsulato in gel HA per la coltura 3D. L'architettura del follicolo nativo viene mantenuta durante i 12 giorni di coltura con un antro chiaramente visibile l'ultimo giorno di crescita.
Il gel HA è molto versatile, consente la crescita di follicoli isolati singolarmente o in gruppi e anche il tessuto ovarico viene spezzato meccanicamente in piccoli gruppi di follicoli. Il gel è trasparente, rendendo possibile la visualizzazione dei follicoli anche se a profondità diverse. I follicoli incapsulati e FL-C mostrano un'espansione radiale dovuta alla continua proliferazione delle cellule della granulosa (Figura 7). I diametri iniziali dei follicoli sono in media di 139,8 ± 28 μm con il diametro dell'ovocita GV che misura 63,5 ± 4,6 μm. Nei follicoli coltivati singolarmente, i diametri finali misurano circa 385,6 ± 36,7 μm, un aumento di circa 3 volte delle dimensioni. Gli ovociti ovulati in metafase II misurano circa 84,8 ± 3,8 μm. All'interno dei cluster FL in coltura, la dimensione dei follicoli è abbastanza varia (Figura 5, Figura 7). Gli ovociti ovulati dopo l'innesco dell'hCG si trovano vicino al follicolo (Figura 8). La maggior parte degli ovociti della metafase II sarà recuperata dai COC ovulati. I follicoli ancora incorporati dopo l'attivazione di solito contengono ovociti GV e metafase I.
La Tabella 1 mette a confronto i tassi di maturazione tra follicoli isolati e cluster FL da ovaie fresche o congelate. La FL-C delle ovaie crioconservate aveva tassi di maturazione significativamente più bassi. Le osservazioni microscopiche hanno mostrato che hanno spesso la lamina basale rotta, rendendoli abbastanza suscettibili all'estrusione prematura degli ovociti. La natura fragile dei cluster follicolari è stata in qualche modo contrastata dall'incapsulamento. Il trattamento con collagenasi delle ovaie crioconservate è stato evitato in quanto era particolarmente dannoso con bassa sopravvivenza e bassa resa di follicoli intatti.
La crioconservazione dei follicoli isolati è molto più efficace della conservazione dell'ovaio intero. Elevati tassi di maturazione possono essere raggiunti con entrambi i metodi di vitrificazione esaminati (Tabella 2). Nonostante le grandi differenze nelle velocità di raffreddamento, la maturazione degli ovociti dopo l'IVC non differiva. Il supporto aperto CL consente una maggiore efficienza in quanto è possibile caricare fino a dieci follicoli su un singolo supporto aperto CL. Ciò riduce anche il tempo complessivo per il recupero di più follicoli crioconservati. Tuttavia, per qualsiasi eventuale applicazione clinica della vitrificazione per i follicoli umani, può essere preferibile il sistema chiuso e sigillato.
La disposizione della cromatina attorno al nucleolo dell'ovocita GV può essere utilizzata per identificare gli ovociti che hanno maggiori probabilità di fecondare dopo l'ovulazione e svilupparsi in blastocisti38. La Figura 9 illustra la colorazione in tempo reale degli ovociti per visualizzare il modello di distribuzione della cromatina.
Figura 1: Schema della crescita dei follicoli. Questo diagramma illustra le diverse fasi dello sviluppo del follicolo, da un follicolo primario allo stadio preantrale secondario e infine a un follicolo terziario completamente maturo pronto per l'ovulazione. Viene anche mostrata un'immagine microscopica di un tipico follicolo preantrale con le sue diverse caratteristiche morfologiche. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2: Schema del metodo di incapsulamento HA. La struttura del gel di acido ialuronico e le diverse fasi per l'inclusione dei follicoli sono illustrate in questo diagramma. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 3: Isolamento e incapsulamento del follicolo. (A, B) Follicolo preantrale selezionato per l'inclusione con ingrandimento 40x e 200x. (C) Il follicolo apoptotico è mostrato con follicolo preantrale sano con ovocita non del tutto centrale. (D) Immagine di una perlina di gel HA seminata con follicoli e (E) con due FL-C. Immagini scattate con uno stereomicroscopio per mostrare l'intera perlina di gel. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 4: Dispositivi di vetrificazione per la crioconservazione di follicoli isolati. Con il dispositivo a supporto aperto CL, la fase di vetrificazione viene condotta mediante immersione diretta dei follicoli in azoto liquido. La velocità di raffreddamento è quindi estremamente elevata, oltre i -20.000 °C/min. Al contrario, con il vettore chiuso del RI, i follicoli vengono caricati sul bastoncino di plastica interno e lasciati cadere in una cannuccia esterna immersa in azoto liquido. Questo metodo di vetrificazione chiuso evita il contatto diretto con l'azoto liquido. Tuttavia, la velocità di raffreddamento è significativamente inferiore a -1220 °C/min. Il carico e il recupero dei follicoli da entrambi i vettori è facile. Il supporto aperto CL è in grado di caricare fino a dieci follicoli per dispositivo, rispetto ai soli due del supporto chiuso RI. Questa cifra è stata modificata da35. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 5: Immagini rappresentative dei problemi riscontrati. (A) Ammasso di follicoli con ovocita estruso. (B) Follicoli isolati con membrana della lamina basale rotta e uno con un ovocita estruso. (C) Follicolo incorporato sotto una bolla nel gel. (D) Ammasso di follicoli che è rimasto in gel (a sinistra) rispetto a un grappolo incorporato troppo in profondità che alla fine si è attaccato al piatto. L'ampia gamma di dimensioni dei follicoli in FL-C è chiaramente visibile. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 6: Confronto della crescita dei follicoli nelle convenzioni 2-D rispetto alla coltura 3-D nell'HA. Con la crescita 2-D, l'appiattimento del follicolo e l'attaccamento delle cellule della granulosa alla piastra di coltura tissutale sono stati osservati entro il giorno 4, lasciando l'ovocita vulnerabile alla migrazione delle cellule della granulosa, all'interruzione delle giunzioni gap e all'estrusione prematura dell'ovocita. Il follicolo incapsulato in HA è rimasto non attaccato per tutto l'intervallo di coltura. L'espansione delle cellule della granulosa si è verificata in tutte le direzioni, racchiudendo l'ovocita e mantenendo l'architettura 3D. Questa cifra è stata modificata da36. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 7: Immagini rappresentative dei follicoli incapsulati in gel di acido ialuronico legato alla tiramina. (A) Follicolo preantrale raccolto dopo la digestione della collagenasi dell'ovaio fresco il giorno 1. (B) Goccia di gel seminata con quattro follicoli preantrali visualizzati il giorno 1 e (C) Giorno 4 di coltura (D) Ammasso di follicoli da ovaio fresco il giorno 2 (E) il giorno 6 e (F) il giorno 9 di coltura. (G) Ammasso di follicoli sezionato meccanicamente da ovaio intero vitrificato mostrato il giorno 2 e (H) il giorno 6 di coltura. (I) Il follicolo con formazione di antro è chiaramente visibile il 9° giorno di coltura. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 8: Ovulazione dell'ovocita. (A, B) Complesso cumulo-ovocita ovulato (COC) mostrato accanto alla perlina di HA-gel. (C) Gli ovociti sono stati sottoposti a imaging dopo il trattamento enzimatico dei COC con ialuronidasi per rimuovere le cellule del cumulo circostanti. Numerosi ovociti di metafase II. (D) Ovocita in metafase II con globulo polare prominente. Ingrandimento 400x. (E) Imaging dal vivo dell'ovocita della metafase II utilizzando luce polarizzata e un sistema di imaging per visualizzare il fuso meiotico e valutare l'organizzazione, eseguito come descritto in37. Ingrandimento 400x. Normale fuso birifrangente visibile. (F) Ovocita di metafase II fissata e colorata con anti-alfa/beta-tubulina e ioduro di propidio per visualizzare l'organizzazione del fuso meiotico. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 9: Riorganizzazione della cromatina negli ovociti GV. La disposizione della cromatina negli ovociti GV dopo la formazione dell'antro è stata esaminata mediante colorazione del DNA con Hoechst 33342 (50 ng/mL). I follicoli rappresentativi sono stati raccolti da perle di HA mediante pipettaggio delicato. Le cellule della granulosa sono state rimosse utilizzando la ialuronidasi. Gli ovociti GV sono stati poi colorati per 15 minuti (Vedi protocollo di Monti et al.38). Le immagini sono state scattate con un ingrandimento di 40x. (A) Ovocita GV mostrata il giorno 1 all'inizio della coltura che mostra il pattern di colorazione della cromatina non circondata (NSN). (B) Ovocita GV dal follicolo in crescita con antro mostrato il giorno dell'innesco dell'hCG. La cromatina si condensò e formò un anello perinucleare attorno al nucleolo. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Parametro | Ovaio fresco | Ovaio congelato | |
FL-Isolato | FL-Cluster | FL-Cluster | |
Follicoli osservati durante l'IVC | 130 | 154 | 69 |
Ovulazione dopo HCG (%) | 71% | 66% | 93% |
(92/130) | (101/154) | (64/69) | |
GVBD (%) | 30% | 28% | 52% |
(28/92) | (28/101) | (33/64) | |
Formazione di ovociti MII (%) | 59% | 55% | *34% |
(54//92) | (56/101) | (22/64) |
Tabella 1: Risultati con follicoli inclusi in HA da ovaie fresche e vitrificate. I follicoli e l'FL-C provenienti da ovaie fresche sono stati maturati in vitro dopo l'incapsulamento in gel di acido ialuronico. Il gel HA è stato testato anche su follicoli di ovaie vitrificate utilizzando un protocollo EG/DMSO39. Con le ovaie fresche, dopo la digestione della collagenasi sono stati raccolti sia i singoli follicoli (FL) che i cluster di follicoli (FL-C). Per le ovaie vitrificate, l'esposizione alla collagenasi era, infatti, dannosa per i follicoli. L'approccio migliore con le ovaie crioconservate è stato quello di isolare i cluster FL piuttosto che i singoli follicoli e di utilizzare solo la dissezione meccanica con aghi. La tabella mette a confronto i risultati tra le perle di HA seminate con follicoli in gruppi di 4-6 rispetto alle perle con un singolo FL-C contenente 6-10 follicoli. *Il tasso di maturazione con FL-C da ovaie crioconservate è stato significativamente inferiore (p = 0,008; Analisi del chi-quadrato per verificare la significatività).
Trasportatore | RI | CL |
(Chiuso) | (Aperto) | |
Sopravvivenza (%) | 100% (24/24) | 100% (41/41) |
Formazione di antro* (%) | 25.0% (6/24) | 75.6% (31/41)* |
Tasso di ovulazione (%) | 66.7% (16/24) | 87.8% (36/41) |
Tasso di maturazione (% MII) | 81.3% (13/16) | 69.4% (25/36) |
Tabella 2: Risultati dopo crioconservazione di follicoli isolati su due diversi dispositivi di vitrificazione. Elevate velocità di maturazione sono state raggiunte sia con il dispositivo CL aperto che con il portatore RI chiuso, con la sua velocità di raffreddamento inferiore. La formazione di antro è stata l'unica misura di esito osservata per essere significativa, ma non ha influenzato il tasso di maturazione complessivo (p < 0,05; Analisi del chi-quadrato per verificare la significatività).
La capacità di controllare le proprietà meccaniche e la biodegradabilità dell'idrogel di acido ialuronico legato alla tiramina offre molti vantaggi per le applicazioni di ingegneria tissutale. Il nostro laboratorio è il primo ad applicare questo gel specifico di acido ialuronico per la crescita del follicolo ovarico. Questo gel brevettato di ialuronato di sodio sostituito con tiramina (TS-NAHY) è un nuovo sistema di idrogel a base di acido ialuronico sviluppato presso la Cleveland Clinic. La reticolazione del gel è guidata dall'esposizione della perossidasi nella miscela di gel attivata a un agente ossidante. Questo può essere fatto sia in vitro che in vivo. Gli idrogel TS-NAHY formati mostrano un ampio spettro di proprietà, dal gel debole, una pasta a un solido fragile, a seconda della concentrazione di gel40.
I deludenti progressi con la coltura del follicolo ovarico evidenziano la necessità di progettare nuovi modelli di coltura. La creazione di un sistema di coltura basato esclusivamente su componenti nativi della matrice extracellulare può essere un approccio più vantaggioso. Il modello di coltura HA descritto è facile da usare in modo fisiologico e non richiede componenti ECM aggiuntivi. Il gel è trasparente, consentendo una visualizzazione dettagliata dei follicoli. Le proprietà viscoelastiche del gel HA facilitano la regolazione della rigidità e della modellabilità. Questa caratteristica aumenta la versatilità di questa biomatrice. La rigidità di una biomatrice può influire sulla proliferazione cellulare della granulosa e sulla formazione di antro 30,41,42. È stato riportato che i follicoli derivati da ambienti di coltura permissivi alla formazione di antri hanno profili di espressione genica diversi rispetto a quelli di un sistema di coltura non di supporto43. I follicoli dei primati sembrano richiedere una matrice più rigida44. Adattare la biomatrice per soddisfare le esigenze di diverse specie animali, compreso l'uomo, sarà probabilmente importante per il successo della maturazione in vitro.
Per la crescita del follicolo preantrale di topo, abbiamo testato concentrazioni di gel comprese tra 2 e 5 mg/mL36. I tassi di maturazione degli ovociti variavano dal 44% al 58%. Concentrazioni più elevate del gel di HA hanno consentito una maggiore modellabilità e ritenzione di una struttura 3D, ma l'espansione del follicolo è stata influenzata. Concentrazioni più basse di HA hanno permesso una maggiore espansione radiale del follicolo, ma hanno aumentato il rischio che il follicolo venisse estruso spontaneamente prima della fine dell'IVC. La concentrazione di 3-3,5 mg/mL di HA funzionato meglio per i follicoli preantrali di topo. Mantenere la goccia di gel piccola era essenziale per formare perle di gel HA con una profondità sufficiente per mantenere i follicoli in una configurazione 3D durante l'IVC. Le gocce più grandi si appiattivano, con conseguente discesa dei follicoli attraverso il gel e attaccamento alla superficie della piastra. Un limite dell'uso di questo biomateriale per l'inclusione è il tempo di gelificazione estremamente rapido. Rende difficile la semina di più di due perle di gel HA alla volta. Aumentare l'efficienza della semina dei follicoli nel gel HA è un'area in cui stiamo cercando di migliorare.
La coltura di cluster follicolari in un ambiente 3D utilizzando l'HA ha un grande potenziale. Viene mantenuta la normale architettura ovarica, con follicoli di dimensioni diverse in contatto tra loro e con lo stroma di supporto. L'LH può aiutare la crescita di follicoli preantrali più piccoli nel FL-C inducendo cambiamenti nelle cellule tecali differenzianti precoci, quindi è stato incluso nel terreno FCM45. Continuare la coltura di FL-C oltre i 12 giorni per vedere se una nuova ondata di crescita può essere avviata in uno qualsiasi dei follicoli più piccoli ancora incorporati dopo l'innesco dell'hCG richiede ulteriori studi. Un'ulteriore ottimizzazione dell'ambiente di coltura può essere un prerequisito per la coltura di follicoli di diverse dimensioni in un frammento di tessuto. Un vantaggio di questo modello di coltura 3D di HA con FL-C è che consente di imitare da vicino la disposizione e le interazioni follicolari in vivo . Un altro attributo importante è che, a differenza dell'alginato di calcio e di altri sistemi polimerici, l'ovulazione e la maturazione possono essere indotte senza rimuovere fisicamente i follicoli dal tessuto o dalla matrice di gel.
Il tempo necessario per la coltura in vitro dei follicoli e l'ottenimento di ovociti maturi per il congelamento è lungo, soprattutto nei grandi mammiferi. La capacità di crioconservare i follicoli raccolti o i gruppi di follicoli presenta un modo per ritardare questo passaggio fino a un momento successivo e possibilmente più favorevole. Se un giorno tale tecnologia potrà essere applicata ai follicoli umani durante il prelievo ovarico, potrebbe essere utile. La crioconservazione dell'ovaio intero per la preservazione della fertilità è, al momento, l'unica opzione per i pazienti. Ma se lo sia, in effetti, il metodo migliore resta da determinare. In questo articolo, presentiamo una metodologia di vitrificazione per la crioconservazione dei follicoli preantrali che offre eccellenti tassi di sopravvivenza e maturazione post-riscaldamento dopo la coltura 3D.
In conclusione, abbiamo descritto un nuovo modello di coltura 3D utilizzando acido ialuronico, un componente della ECM nativa. La tecnica di incapsulamento HA consente la ritenzione di fattori trofici in prossimità dei follicoli in via di sviluppo. La metodologia per l'incapsulamento nella biomatrice è semplice e può ospitare follicoli isolati e gruppi di follicoli. Quest'ultimo potrebbe aprire nuove strade di ricerca e fornire informazioni sulla biologia fondamentale della follicologenesi e sulla sua regolazione. È stato dimostrato che gli ovociti dei follicoli incapsulati con HA sono funzionalmente competenti37. Questi ovociti possono essere fecondati, formare blastocisti in vitro e impiantarsi al momento del trasferimento in topi pseudo-gravidi. Questi dati convalidano l'uso dello ialuronano legato alla tiramina come biomatrice per la coltura di follicoli 3D e la maturazione degli ovociti in vitro. Questo protocollo potrebbe potenzialmente essere applicato alla coltura del follicolo ovarico in altri modelli animali, compreso l'uomo. Altre possibili applicazioni per questo sistema di gel 3D HA potrebbero essere la coltura di corpi embrioidi e organoidi.
Nessun conflitto di interessi o divulgazione.
Vogliamo ringraziare l'intero team di embriologia della Cleveland Clinic per la loro assistenza, così come il dipartimento REI e in particolare il Dr. Falcone per il supporto. Questo progetto è stato finanziato attraverso un fondo di ricerca presso la Cleveland Clinic.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Anti-alpha tubulin-FITC labelled | Sigma-Aldrich | F2168 | |
Anti-beta tubulin-FITC labelled | Sigma-Aldrich | F2043 | |
BZ-X700 | Keyence | ||
Center well dish | Fisher Scientific | 08-772-12 | |
Collagenase Type I | Worthington Biochemical Corporation | LS004196 | |
Crycap vial-vented | Hampton Research | HR4-904 | |
Cryoloop | Hampton Research | HR4-974 | |
Crystal cap | Hampton Research | HR4-733 | |
Culture dish 60mm | Fisher Scientific | 08-772B | |
Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Sigma-Aldrich | D2650 | |
Epidermal growth factor (EGF) | R &D Systems | 236-EG | |
Ethylene Glycol (EG) | Sigma-Aldrich | 293237 | |
Fetal Bovine Serum-Heat Inactivated | ThermoFisher Scientific | 10082-147 | |
Follicle Stimulating Hormone (FSH) | Sigma-Aldrich | F4021 | |
Global-Hepes medium | CooperSurgical | LGGH-100 | |
Hoechst 33342 | Sigma-Aldrich | B2261 | |
Human chorionic gonadotrophin (hCG) | Sigma-Aldrich | CG10 | |
Human serum albumin | CooperSurgical | GHSA-125 | |
Hyaluronidase | CooperSurgical | ART-4007-A | |
Hydrogen Peroxide | CVS Pharmacy Inc. | 372441 | |
Insulin-transferrin-selenium (ITS) | ThermoFisher Scientific | 41400-045 | |
Leibovitz medium (L-15) | ThermoFisher Scientific | 11415-064 | |
Luteinizing hormone | Sigma-Aldrich | L9773 | |
Magnetic wand | Hampton Research | HR4-729 | |
Micropipettes (1000 µm) | Minitube | 19025/0050 | |
Micropipettes (175 , 200, and 275µm) | CooperSurgical | MXL3-175, MXL3-200, MXL3-275 | |
Millex GV filter 0.22 µm | Millipore | SLGU033RS | |
Mineral oil | CooperSurgical | LGOL-500 | |
Minimum Essential Medium alpha (MEM) | ThermoFisher Scientific | 32561-037 | |
Oocyte Imaging System-Spindleview | Hamilton Thorne | ||
Phosphate buffered saline (PBS) | ThermoFisher Scientific | 10010-023 | |
Propidium iodide | Sigma-Aldrich | P4170 | |
Rapid i | VitroLife | 14406 | |
SmartBox | VitroLife | 14423 | |
Synthetic Protein Substitute (SPS) | CooperSurgical | ART-3011 | |
Tyramine -linked Hyaluronan Biohydrogel Kit | LifeCore | ENG-00151 | |
Ultrasonic sealer | VitroLife | 14415 | |
Universal GPS Culture dish 8x 100 µl wells | CooperSurgical | UGPS-010 |
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