长时小鼠睾丸器官培养系统:精准锁定化疗药物对生殖细胞的损伤

【字体: 时间:2025年05月07日 来源:Current Research in Toxicology 2.9

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  在癌症治疗中,化疗药物对男性生殖系统的影响备受关注。研究人员开展了 “长期小鼠睾丸器官培养系统鉴定化疗诱导的生殖细胞损伤” 的研究。他们发现顺铂(cisplatin)对睾丸组织生长和生殖细胞分化有浓度依赖性抑制作用,该研究有助于评估睾丸毒性。

  在现代医学领域,癌症治疗取得了显著进展,患者生存率大幅提高。然而,这也带来了新的问题,化疗药物在杀死癌细胞的同时,对男性生育功能的潜在危害逐渐引起人们的重视。传统的毒性测试往往聚焦于药物的短期效果,忽视了对睾丸长期毒性及其可逆性的全面评估,导致相关数据缺失。而且,现有的小鼠睾丸体外培养系统存在局限性,无法有效检测化疗药物对减数分裂后生殖细胞的毒性。因此,开发一种能模拟体内环境、精准评估睾丸毒性的新方法迫在眉睫。
日本横滨市立大学的研究人员针对这一难题展开研究。他们通过建立长期小鼠睾丸器官培养系统,成功实现了对化疗药物诱导的生殖细胞损伤的精准鉴定。这一研究成果发表在《Current Research in Toxicology》上,为深入了解化疗药物对男性生殖系统的影响提供了关键依据。
研究人员运用了多种关键技术方法。首先,他们选用双转基因小鼠,获取 7 日龄小鼠的睾丸组织作为实验样本。然后,采用一种特殊的培养方法,将睾丸组织片段置于 1.5% 琼脂糖凝胶上,并用聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片覆盖,在特定条件下进行体外培养 35 天,使生殖细胞充分分化。实验过程中,利用立体显微镜观察 GFP 荧光,以此追踪精子发生进程;通过组织学检查,对睾丸组织进行染色,判断生殖细胞的分化阶段;运用统计学分析方法处理实验数据。
研究结果主要体现在以下几个方面:
  1. 顺铂抑制培养的睾丸组织片段生长:在顺铂处理前,所有组的睾丸组织片段体积均逐渐增加,表明实验初始各组具有可比性。处理后,组织体积变化受顺铂浓度影响显著。低浓度组(cis-0.4 和 cis-1)与对照组体积增长相似;cis-4 组体积增长初期放缓,后期与低浓度组相近;cis-12 组增长受限并趋于平稳;cis-40 组则急剧下降,显示出严重的生长抑制。
  2. 顺铂抑制生殖细胞分化 / 存活:实验前,各组 GFP 表达稳步上升且无显著差异。处理后,cis-40 组 GFP 表达在早期显著降低,cis-4 和 cis-12 组在后期下降,其中 cis-4 组后期有部分恢复,而 cis-12 组持续下降。
  3. 顺铂毒性的组织学观察:组织学检查发现,cis-4 组在不同时间点,生殖细胞损伤和恢复情况与 GFP 表达分析结果一致;cis-12 组早期多种生殖细胞减少,后期仅存支持细胞(Sertoli cells) ,表明干细胞(SSCs)受损;cis-40 组从早期开始多数生精小管仅存支持细胞,几乎所有生殖细胞均受损且无法恢复。
    研究结论表明,该长期小鼠睾丸器官培养系统能够有效评估顺铂诱导的睾丸毒性,明确药物作用的生殖细胞阶段,还可评估毒性的可逆性。在临床相关浓度下,低浓度顺铂对精子发生影响较小,而高浓度顺铂(如 cis-12 和 cis-40)会严重损伤 SSCs,阻碍精子发生的长期恢复。虽然研究中使用的体外系统存在一定局限性,如 GFP 表达随时间波动、mCherry 作为毒性标记不稳定等,但总体而言,该研究为评估化疗药物对男性生殖系统的影响提供了创新方法,有助于未来开发更有效的生殖保护策略,在癌症治疗与男性生育功能保护之间找到更好的平衡,为临床实践和相关药物研发提供了重要参考,推动了生命科学和健康医学领域的发展。

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