Τεχνητό σπέρμα: Βάζει τέλος στην ανδρική υπογονιμότητα;

Αξιοποιώντας τεχνολογίες αιχμής όπως η τεχνητή νοημοσύνη και η τρισδιάστατη βιοεκτύπωση, η επιστημονική κοινότητα αναζητά λύσεις που υπερβαίνουν τις παραδοσιακές προσεγγίσεις για την αντιμετώπιση του αιτίου που ευθύνεται σχεδόν για τις μισές περιπτώσεις αδυναμίας τεκνοποίησης.

Για πολλά αγαπημένα ζευγάρια, η απόκτηση ενός παιδιού αποτελεί μια φυσική ολοκλήρωση της σχέσης τους. Εντούτοις, για ορισμένα από αυτά, η πορεία προς την γονεϊκότητα μπορεί να εξελιχθεί σε μια διαδικασία επίπονη και εξαντλητική, τόσο σωματικά όσο και συναισθηματικά.

Αν και για χρόνια το κύριο βάρος των θεραπειών γονιμότητας έπεφτε στους ώμους των γυναικών, σήμερα τα επιστημονικά δεδομένα καταδεικνύουν ότι η ανδρική υπογονιμότητα ευθύνεται σχεδόν για τις μισές περιπτώσεις αδυναμίας τεκνοποίησης.

Αναζητώντας νέες λύσεις που υπερβαίνουν τις παραδοσιακές προσεγγίσεις, η ερευνητική κοινότητα αποφάσισε να απαντήσει στην πρόκληση της ανδρικής υπογονιμότητας με μία ακόμα μεγαλύτερη: Τη δημιουργία εργαστηριακά παραγόμενου σπέρματος, αξιοποιώντας τεχνολογίες αιχμής όπως η τεχνητή νοημοσύνη και η τρισδιάστατη βιοεκτύπωση.

Πώς αντιμετωπίζεται σήμερα η ανδρική υπογονιμότητα;

Τα περισσότερα από τα ζητήματα γονιμότητας που αντιμετωπίζουν οι άνδρες είναι σήμερα θεραπεύσιμα. Στοχευμένες αλλαγές στον τρόπο ζωής, η ακολούθηση ορμονοθεραπείας ή ενδεδειγμένες χειρουργικές επεμβάσεις, μπορούν να βοηθήσουν στην αποτελεσματική αντιμετώπιση του προβλήματος.

Ωστόσο, για ένα σημαντικό ποσοστό η αιτία δεν είναι αναγνωρίσιμη. Η ιδιοπαθής, και εν πολλοίς ανεξήγητη, υπογονιμότητα, αφήνει επί του παρόντος τους ασθενείς με μόνο μία επιλογή: τη χειρουργική ανάκτηση σπέρματος.

Η εν λόγω διαδικασία συνίσταται στο χειρουργικό άνοιγμα των όρχεων και την αναζήτηση βιώσιμου σπέρματος για χρήση σε τεχνολογίες υποβοηθούμενης αναπαραγωγής, όπως η εξωσωματική γονιμοποίηση. Ωστόσο, η επιτυχία δεν είναι εγγυημένη.

Εκτός από το σωματικό και συναισθηματικό της κόστος, για αμφότερους τους συντρόφους, επιπρόσθετα επιβαρύνει το αναπαραγωγικό σύστημα της γυναίκας, μέσα από φαρμακευτικές –και όχι μόνο– διαδικασίες γονιμότητας. Εάν αποτύχει, η μόνη επιλογή που απομένει είναι η χρήση σπέρματος δότη ή η τεκνοθεσία, αφήνοντας πολλούς άνδρες χωρίς τη δυνατότητα να αποκτήσουν βιολογικό απόγονο.

Σπερματογένεση in vitro, μια αναδυόμενη τεχνολογία

Μία επιστημονική ομάδα από το Πανεπιστήμιο του Limerick (UL) στην Ιρλανδία αποφάσισε ότι για την αντιμετώπιση της ανδρικής υπογονιμότητας, θα έπρεπε να φτάσει στη ρίζα του προβλήματος, αναπτύσσοντας λύσεις που αποκαθιστούν τη φυσική γονιμότητα.

Ωστόσο, δεδομένων των ηθικών και βιολογικών ορίων σε ό,τι αφορά πειραματικές δοκιμές απευθείας σε ανθρώπους, στράφηκαν σε εναλλακτικές πηγές μελέτης, συνδυάζοντας τη βιολογία με την τεχνητή νοημοσύνη για τη δημιουργία βιώσιμου ανθρώπινου σπέρματος εκτός του σώματος – μια αναδυόμενη τεχνολογία που ονομάζεται «σπερματογένεση in vitro».

Η αναπαραγωγή μιας πολύπλοκης βιολογικής διαδικασίας σε εργαστηριακό περιβάλλον αποτελεί μεγάλη πρόκληση διότι συνεπάγεται την άψογη αλληλεπίδραση διαφόρων τύπων κυττάρων. Για να ξεπεράσει αυτό το εμπόδιο, η ερευνητική ομάδα ξεκίνησε με την ανάλυση ανθρώπινου ιστού όρχεων, προκειμένου να κατανοήσει την περίπλοκη δομή και λειτουργία του σε κυτταρικό και μηχανικό επίπεδο.

Βάσει των αποτελεσμάτων της έρευνάς τους, με τη βοήθεια της τεχνητής νοημοσύνης σχεδίασαν ένα πρωτοποριακό σύστημα που αναπαράγει τον ανθρώπινο ορχικό ιστό όχι μόνο βιολογικά, αλλά και μηχανικά και δομικά. Επόμενος και απώτερος στόχος της ομάδας, είναι η δημιουργία ενός μοντέλου που θα μπορεί να μιμείται τη λειτουργία των όρχεων και να παράγει λειτουργικά σπερματοζωάρια.

3D Printed σπερματοζωάρια;

Από την άλλη, μία ερευνητική ομάδα στο Πανεπιστήμιο British Columbia του Καναδά κατάφερε να βιο-εκτυπώσει ένα μοντέλο ανθρώπινων ιστών όρχεων χρησιμοποιώντας πολυδύναμα βλαστοκύτταρα, τα οποία μπορούν να διαφοροποιηθούν σε οποιοδήποτε τύπο κυττάρου.

Αυτοί οι βιοτυπωμένοι «μίνι όρχεις» τοποθετήθηκαν σε ένα τζελ με συγκεκριμένα θρεπτικά συστατικά και βιταμίνες προκειμένου να ωριμάσουν. Μέσα σε μια εβδομάδα, ορισμένα από τα κύτταρα έδειξαν σημάδια που μιμούνταν την έναρξη της εφηβείας — μια περίοδο κατά την οποία αρχίζει η παραγωγή σπερματοζωαρίων στο ανθρώπινο σώμα.

Όπως και οι συνάδελφοί τους από το Πανεπιστήμιο του Limerick, οι ερευνήτριες και οι ερευνητές του British Columbia, μέσω της τρισδιάστατης βιοεκτύπωσης προσπαθούν να αναδημιουργήσουν σε εργαστηριακό περιβάλλον, όσο το δυνατόν ακριβέστερα, αυτό που συμβαίνει σε έναν υγιή όρχι για την παραγωγή σπέρματος.

Βέβαια, η παραγωγή σπέρματος είναι μια εξαιρετικά περίπλοκη βιολογική διαδικασία που περιλαμβάνει την αλληλεπίδραση διαφορετικών τύπων κυττάρων, ανατομικών δομών και χημικών διεργασιών, όπου η ομαδική, διεπιστημονική έρευνα επιβάλλεται για την παραγωγή αποτελεσμάτων.

Ωστόσο, εάν τελικά τα καταφέρουν, η εν λόγω τεχνολογία εκτιμάται ότι θα φέρει μια επανάσταση στην αναπαραγωγική ιατρική, προσφέροντας την ευκαιρία της βιολογικής πατρότητας που προηγουμένως ήταν αδύνατη για τους άνδρες με συγκεκριμένα προβλήματα υπογονιμότητας.