Una nuova ricerca degli scienziati dell'Huntsman Cancer Institute (HCI) dell'Università dello Utah e dei collaboratori dell'Università dello Utah Health (U of U Health) fa luce sul complesso processo che si verifica nello sviluppo delle cellule staminali dello sperma umano. Questo è il primo studio a caratterizzare i cambiamenti che le cellule staminali dello sperma umano subiscono quando maturano. I risultati hanno implicazioni per la comprensione dell'infertilità maschile e dello sviluppo del cancro e sono stati pubblicati oggi sulla rivista Cellula Staminale .

Precedenti studi sulle cellule staminali dello sperma sono stati limitati a sistemi modello, compresi i topi. Ma questo primo studio sullo sviluppo di cellule staminali dello sperma umano ha rivelato che questo processo era molto più complesso negli esseri umani di quanto fosse stato precedentemente compreso. Utilizzando strumenti di analisi del genoma, gli scienziati hanno delineato il processo multistadio a cui sono sottoposte le cellule staminali dello sperma durante il loro normale sviluppo.

"Queste informazioni forniscono nuove informazioni su come le cellule staminali dello sperma funzionano e si sviluppano in circostanze normali, ", afferma l'autore principale dello studio Bradley Cairns, dottorato di ricerca, direttore senior di scienze di base presso HCI e professore e presidente di scienze oncologiche presso l'U of U. "Abbiamo costruito un quadro molto importante che ora possiamo utilizzare per aiutarci a capire cosa succede quando le cose vanno male, con conseguenti problemi come l'infertilità e il cancro negli uomini".

Nello studio, gli scienziati hanno esaminato tutti i geni che si accendono o si spengono in una determinata cellula durante il normale sviluppo. Utilizzando l'analisi di sequenziamento dell'RNA di singole cellule, le cellule del laboratorio di Cairns hanno profilato individualmente, stabilire il profilo di espressione genica nelle cellule staminali dello sperma umano.

I loro risultati hanno delineato quattro distinte fasi cellulari della maturazione delle cellule staminali spermatiche, rivelando come le cellule staminali progrediscono da uno stato "quiescente", ad uno stato di "proliferazione" durante il quale le cellule staminali si dividono, ad uno stato finale di "differenziazione" quando le cellule staminali maturano per diventare spermatozoi. Nello specifico, i dati rivelano transizioni distinte nei fattori che influenzano i diversi stati cellulari inclusi i regolatori del ciclo cellulare, fattori di trascrizione, e fattori di segnalazione.

"Lavorare con i miei pazienti con infertilità, Ho visto quanto può essere devastante questa diagnosi, ", afferma il coautore e urologo della riproduzione James Hotaling, dottore, anche un assistente professore di chirurgia presso la U of U Health. "Questo studio ci aiuterà a capire cosa causa l'infertilità in alcuni casi".

I risultati possono anche avere implicazioni per capire come si presentano alcuni tumori. Gli uomini con infertilità sono noti per essere a più alto rischio di alcuni tipi di cancro, inclusi i tumori ai testicoli e alla prostata. "Il nostro studio getta nuova luce su come i geni funzionano normalmente nelle cellule staminali dello sperma, ", afferma Cairns. "I prossimi passi saranno utilizzare questa conoscenza per capire meglio quali cambiamenti avvengono quando le cellule staminali dello sperma non si sviluppano normalmente e si convertono invece in cellule tumorali".

Gli autori ritengono che i risultati dello studio potrebbero portare a strumenti migliori per la diagnosi e il trattamento di pazienti con infertilità maschile, oltre a scoprire i complicati cambiamenti genetici che sono alla base dei tumori associati all'infertilità maschile.

Cairns e Hotaling hanno collaborato con il primo autore Jingtao Guo e i co-autori Edward Grow, Chongil Yi, Patrick Murphy, Candice Wike, e Douglas Carrel. La ricerca si intitola "Trascrizione, Segnalazione e transizioni metaboliche durante la differenziazione delle cellule staminali spermatogoni umane".