男性不妊症の治療の進歩として、研究者らは患者自身の子供の頃の精巣組織から採取した精子形成幹細胞を患者に移植した。
精子。顕微鏡で見た精子の外観の図。写真：LYagovy/ゲッティイメージズ
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ジェイウェン・スーは11歳で活発な少年だったが、左膝に痛みが生じ、サッカーの試合を数試合欠場せざるを得なくなった。両親はスポーツによる怪我だと思っていたが、実は骨肉腫という骨のがんの一種だった。
彼は化学療法を開始したが、医師からは不妊症になる可能性があると警告された。スーはまだ思春期を迎えていなかったため、精子バンクは選択肢になかった。両親は、若い患者から未熟な精巣組織と、その中にある精子を形成する幹細胞を採取・保存する研究に彼を登録した。その目的は、最終的に生物学的な子供を持つ方法を提供することだった。
現在26歳の徐氏と医師たちは、2011年に採取した組織サンプルから抽出したこれらの細胞を実験的に移植することで、精子生成を再開できるかどうかを待っている。この処置はマウスとサルでは成功しているが、研究者によると徐氏は2023年11月にこの処置を受けた最初の人物だという。この技術の詳細は、まだ査読を受けていない新たな論文で発表されている。
「11歳の私には、がんと診断されることの重大さや、将来家族を持つということ、そしてそれがどれほど大切なことなのかを理解することはできなかったと思います」とスー氏はWIREDに語った。
がん治療の初期段階で、スーさんは家族とともにメリーランド州の自宅からピッツバーグのUPMC小児病院へ向かいました。そこで医師たちは、貴重な精子幹細胞を含む精巣組織片を採取しました。これらの幹細胞は思春期以前から存在しています。思春期には、テストステロン値の上昇がこれらの細胞に精子への分化を促す信号を送ります。このプロセスは精子形成と呼ばれます。
2023年11月、24歳になった徐さんは、再びそれらの細胞と繋がった。麻酔をかけた後、片方の精巣にそれらの細胞を注入した。細胞が精巣のスパゲッティのような管に生着し、成熟した精子へと成長することを期待している。
「もしこれがうまくいけば、これらの幹細胞は精子形成を再生させるはずです」と、ピッツバーグ大学医学部の産科・婦人科・生殖科学教授で、今回の研究の筆頭著者であるカイル・オーウィグ氏は述べている。たとえ精子生成が促進されたとしても、射精液中に放出されるほどの精子は存在しない可能性がある。「もし放出されたとしても、自然な生殖能力を回復させるには明らかに精子が足りないでしょう」とオーウィグ氏は言う。
動物では、より大きな精巣組織を摘出することで、より多くの幹細胞と精子を得ることができます。しかし、がん治療を受ける小児患者の場合、体へのダメージと回復期間を最小限に抑えることが重要であり、そのため、摘出する組織は少量に限られます。その結果、幹細胞の数は比較的少なくなります。
そのため、スー氏は子供を持ちたいのであれば、生殖補助医療が必要になる可能性が高い。まだその段階ではないものの、20代半ばの今、この手術を受けることを選んだのは、「この方法がうまくいくかどうか、十分な時間的余裕があるから」だと彼は言う。
将来的には、外科医が彼の精巣を切開し、そこに存在する可能性のある精子を採取し、それを実験室で卵子と受精させる必要があるだろう。スー氏が出産できる状態になるまで、研究者たちはこの手術が成功したかどうかを知ることはできないだろう。
「この最初の移植で期待したのは、この方法が安全で実行可能であることを証明することでした」とオーウィグ氏は語る。超音波検査の結果、徐さんの精巣組織は手術による損傷を受けておらず、ホルモン値も正常範囲内であることがわかった。今のところ、彼の精液にはまだ精子が含まれていない。
近い将来、さらに多くの移植が行われる可能性があります。オーウィグ氏のチームは2011年から小児の精巣組織を保管しており、現在、その患者の一部は生殖年齢に達しています。彼のグループは、臨床試験の一環として、幹細胞と精巣組織の移植を行うための倫理審査委員会の許可を得ています。
未熟な精巣組織の移植は、研究者たちが研究している代替アプローチです。この手法では、保存した組織片を陰嚢の皮膚の下に埋め込みます。組織が成熟し、最終的に精子を生成することを期待しています。オーウィグ氏と彼のチームは、サルに精巣組織を移植し、8～12ヶ月後に移植組織を摘出し、そこから精子を抽出しました。彼らはこの精子を用いて卵子を受精させ、得られた胚をメスのマカクザルの代理母に移植し、生児を得ました。
精子を採取するために、皮膚から組織の一部を切り取る。これは、精巣を開く必要がある幹細胞移植よりも侵襲性の低い処置である。
オーウィグ博士のチームが精巣組織の採取を始めた当初、まず組織から幹細胞を分離し、それを凍結保存すればより多くの幹細胞が得られると考えていました。彼らは徐氏を含む最初の数人の患者にこの方法を試しました。しかし後に、組織片全体を凍結保存し、その後解凍して細胞を取り出すことで、同量、あるいはそれ以上の幹細胞が得られることを発見しました。徐氏の細胞だけが凍結されていたため、徐氏は幹細胞移植しか受けることができませんでした。組織片全体を凍結保存した他の患者は、幹細胞移植と組織移植のどちらかを受ける選択肢を持つことになります。
1月、ベルギーのブリュッセル自由大学とブリュッセルIVFの研究者らは、小児期に化学療法を受けた患者に対し、世界初の精巣組織移植を実施したと発表しました。患者は1年間の経過観察を受け、精液中の精子の有無を検査します。1年後、医師は移植した組織片の一部を採取し、精子の有無を確認します。
「命を救うがん治療を受けた患者は、その結果、生殖能力が永久に損なわれるケースが非常に多いのです」と、米国生殖医学会次期会長でノースウェスタン大学泌尿器科教授のロバート・ブランニガン氏は述べています。「どちらのアプローチがより効果的かは一概には言えませんが、どちらのアプローチもさらに研究する価値があると思います。」
卵巣組織移植と呼ばれる同様の治療法は、女性のがん患者にも利用可能であり、世界中で200人以上の出生につながっています。これは精巣凍結移植よりも先進的な治療法です。化学療法を必要とする成人男性の場合、通常は精子を凍結する選択肢がありますが、女性の場合、卵子を凍結するには2～3週間かかるため、化学療法開始前に凍結する時間がない場合があります。卵子の凍結が不可能な場合は、卵巣から組織片を採取し、後で使用するために保存することができます。
「若い女性に提供できるのと同じような機会を、若い男性にも提供できるよう、少し追いついてきているのを見るのはとても嬉しいことです」と、デューク・ヘルスの小児泌尿器科医、ジョナサン・ラウス氏は語る。「子供たちの命を守ることは常に第一の目標ですが、彼らがその後も人生を生きられるようにすることが第二の目標です。この研究が未来に真に影響を与えるのは、まさにこの部分だと思います。」
スー氏は、この技術はまだ初期段階にあり、自分には効果がないかもしれないと認識している。たとえ実子を授かることができなくても、この技術が将来、他の小児がん患者にとって選択肢を広げることを期待している。「これはまだ始まったばかりです」と彼は言う。「支援が増え、研究が進み、データが増えれば増えるほど、将来、私のような人々にとってより良い結果がもたらされるでしょう。」
