Joana Margarida Bispo Serrano

Kinderkankerbehandelingen zijn sterk verbeterd in de afgelopen jaren, wat heeft geleid tot een verhoogde levensverwachting. Echter, late therapie-gerelateerde effecten, zoals onvruchtbaarheid, benadelen de kwaliteit van leven van mannelijke overlevenden van kinderkanker. Een voorgestelde therapie om de vruchtbaarheid te herstellen is spermatogoniale stamcelautotransplantatie (SSCT) in de volwassen testis van de overlevende van in vitro vermeerderde SSCs uit een gecryopreserveerd testis biopt. De SSCs herbevolken de testis wat natuurlijke bevruchting toelaat. SSCT is nog niet klinisch geïmplementeerd omdat de langetermijneffecten voor het nageslacht onbekend zijn. Daarom zijn gezondheidsanalyses van nageslacht uit SSCT in een preklinisch model essentieel voordat men doorgaat naar klinische trials.

In hoofdstuk 1 geven wij een rationale voor preklinische veiligheidstesten van nieuwe medische geassisteerde voortplantingstechnieken (MAR) zoals SSCT. Het geeft achtergrondinformatie en een schets van de doelen van het proefschrift.

In hoofdstuk 2 ontwikkelden wij een blauwdruk om de impact van toekomstige reproductieve technologieën of MAR op de gezondheid van het nageslacht te bestuderen. Voorgaand onderzoek suggereert dat MAR-nageslacht een verhoogd risico heeft voor onder andere cardio-metabole ziekten later in het leven. Daarom stellen wij een serie van uit ter voeren testen voor in meerdere generaties muizen die de mogelijke manifestatie van ziektebeelden gedurende hun leven kan volgen.

In hoofdstuk 3 gebruikten wij deze blauwdruk om een geblindeerde longitudinale preklinische studie uit te voeren om de gezondheid van twee generaties geboren na SSCT (interventie) of zonder SSCT (controle) uit te voeren in een muismodel. Dit is de eerste studie die grondig geboortekarakteristieken, kinderontwikkeling en gezondheid in volwassen nakomelingen van nieuwe MAR gebruikmakende een systematische aanpak beoordeeld, voorafgaand aan klinische implementatie. Onze resultaten geven aan dat, gedurende hun leven, muizen verwekt na SSCT geen verhoogde mate van aangeboren afwijkingen, ontwikkelingsafwijkingen en cardiometabole problemen hebben vergeleken met natuurlijk verwekte controle muizen. De levensverwachting en het voorkomen van ziektebeelden waren ook vergelijkbaar tussen de groepen. Daarom lijkt het kweken en autotransplanteren van SSCs in onvruchtbare mannen de gezondheid van het nageslacht niet te benadelen.

In hoofdstuk 4, hebben wij een fundamentele aanpak genomen en onderzocht of de DNA methylatie status van SSCT-nageslacht vergelijkbaar was met controle nageslacht om mogelijke epigenetische verschillen in nakomelingen veroorzaakt door deze therapie te ontdekken in het hierboven beschreven muismodel. Over het algemeen waren DNA methylatie patronen vergelijkbaar tussen beide groepen. Echter, één gen (Tal2) was gehypomethyleerd en liet verhoogde genexpressie zien in SSCT-nageslacht in organen die normaliter dit gen tot expressie brengen. Desalniettemin hebben wij geen gerelateerde ziektebeelden gevonden in de deze organen van de muizen.

Uiteindelijk, in hoofdstuk 5, hebben wij de state of art bestudeerd om vast te stellen of SSCT voldoende veilig is om door te zetten naar klinische trials met inachtneming van de recente ontwikkelingen op dit onderwerp, inclusief het gehele proces van cryopreservatie van het biopt tot aan SSCT en het gezondheid van nageslacht. Er is vooruitgang geboekt in de afgelopen jaren vanuit zowel technische als klinisch standpunt. De procedure van het nemen van een testiculaire biopt is bestudeerd en werd veilig geacht wat betreft de endocriene ontwikkeling en lange-termijn groei van de gebiopteerde testis in vergelijking met de contralaterale onaangeroerde testis. Meerdere cryopreservatie methoden werden ook getest, waarin vastgesteld is dat cryopreservatie van het testiculaire biopt de levensvatbaarheid en levensduur van de SSCs veiligstelt ten opzichte van cryopreservatie van geïsoleerde testiculaire cellen. Omdat deze stamcellen vrij zeldzaam zijn in de testis is in vitro vermeerdering nodig om de efficiëntie en succes van SSCT te verhogen. Echter, in vitro vermeerdering geeft het risico op mogelijke genetisch of epigenetische beschadigingen in de SSCs wat kan leiden tot ziektebeelden in de ontvanger en het nageslacht. Veiligheidsstudies (inclusief het werk in dit proefschrift) in gekweekte SSCs en in preklinische modellen hebben geruststellend vastgesteld dat de genetische en epigenetische stabiliteit behouden blijft en dat carcinogene karakteristieken ontbreken. Desalniettemin, één horde die nog te nemen is, is het ontwikkelen van een efficiënte kweekmethode om menselijke SSCs te vermeerderen in vitro. De op dit moment gevestigde methode is inefficiënt en zou nog steeds originele kwaadaardige tumorcellen kunnen bevatten die wellicht geherintroduceerd kunnen worden in de volwassen genezen patiënt. Na optimalisatie van de kweekmethode zouden patiënten met solide tumoren of niet-kwaadaardige hematologische ziekten goede kandidaten zijn voor een fertiliteitsbehandeling met SSCT in een eerste klinische trial.

In hoofdstuk 6 reflecteren en bediscussiëren we de noodzaak van veiligheidsstudies in voortplantingsgeneeskunde en zetten de uitkomsten van dit proefschrift in perspectief van SSCT en andere toekomst van MARs.