Sikker Gendannelse af Frugtbarhed Efter Kræft: Nye Metoder Med Frosset Æggestoksvæv

Indholdsfortegnelse

• Introduktion: Muligheder og Udfordringer ved Frysing af Æggestoksvæv
• Metode: Gennemgang af Forskningen
• Fem Eksperimentelle Sikkerhedsstrategier
• In-Vitro Modning af Æg
• Oprettelse af Kunstig Æggestok
• Rensningsteknikker mod Kræftceller
• Ægmodning via Xenotransplantation
• Stamcellebaseret Ægdannelse
• Betydning for Kræftpatienter
• Nuværende Begrænsninger og Udfordringer
• Anbefalinger til Patienter og Læger
• Kildeinformation

Introduktion: Muligheder og Udfordringer ved Frysing af Æggestoksvæv

Kryokonservering af æggestoksvæv – frysning og opbevaring af vævet – er en etableret metode til at bevare frugtbarheden, især for unge piger før puberteten og patienter, der skal i gang med kræftbehandling med det samme. Metoden består i at fjerne og fryse æggestoksvævet inden kemoterapi eller strålebehandling, som kan skade frugtbarheden. Teknikken har vist sig særdeles effektiv, med over 200 rapporterede fødsler efter transplantation af optøet frosset æggestoksvæv tilbage til patienter.

Store studier viser lovende resultater. En veldokumenteret serie fra fem europæiske centre rapporterede en chance på 26 % for en eller flere levende fødsler efter transplantation. Et andet multicentersstudie fandt en endnu højere succesrate på 41,6 % for mindst én fødsel efter transplantation af æggestoksvæv. Disse resultater har fået professionelle organisationer som American Society for Reproductive Medicine og European Society of Human Reproduction and Embryology til at betragte teknikken som innovativ og almindelig praksis frem for eksperimentel.

Der er dog fortsat væsentlige sikkerhedsmæssige bekymringer. Det frosne æggestoksvæv, som typisk opbevares før eller efter kræftbehandling, kan indeholde metastatiske kræftceller. Efter optøning og transplantation kan disse mikroskopiske kræftceller potentielt udvikle sig til tumorer og genindføre kræften. Selvom risikoen ser relativt lille ud for de fleste solide tumorer, har æggestoksvæv fra patienter med blodbårne kræftformer som leukæmi op til 50 % risiko for at indeholde kræftceller.

Selv den mindste risiko for at genindføre kræft er alarmerende, hvilket har fremskyndet udviklingen af innovative teknikker for at forhindre denne farlige mulighed. Denne systematiske gennemgang undersøger fem forskellige eksperimentelle strategier, som potentielt kan give sikrere muligheder for gendannelse af frugtbarhed for kræftpatienter i fremtiden.

Metode: Gennemgang af Forskningen

Denne systematiske gennemgang fulgte strenge videnskabelige standarder i henhold til Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses (PRISMA)-retningslinjerne. Forskningsprotokollen blev registreret på International Prospective Register for Systematic Reviews (PROSPERO, registrerings-ID CRD42020197284) inden studiet startede.

Forskere gennemførte omfattende søgninger i tre store medicinske databaser – MEDLINE (via PubMed), EMBASE og Cochrane Library – den 8. juli 2021. De udviklede en detaljeret søgestrategi i samråd med en informationsspecialist fra Radboud Universiteit Nijmegen Bibliotek ved hjælp af kombinationer af Medical Subject Headings-begreber og fritekstord relateret til frysning af æggestoksvæv og frugtbarhedsbevarelse.

Teamet etablerede strenge inklusionskriterier for studier. Kun original forskning med det formål at opnå sikker gendannelse af frugtbarhed hos kræftpatienter ved brug af kryokonserveret æggestoksvæv kvalificerede sig til inklusion. Studier skulle involvere eksperimenter med humant æggestoksvæv, være publiceret på engelsk mellem 1. januar 2000 og 8. juli 2021, og fokusere på forebyggelse af genindførsel af kræft. Året 2000 blev valgt som startpunkt, fordi den første humane transplantation af optøet frosset æggestoksvæv blev rapporteret det år.

To forfattere gennemgik uafhængigt alle identificerede studier ved hjælp af en systematisk gennemgangswebapplikation kaldet Rayyan QCRI. De screenede titler, abstracts og nøgleord for relevans, hvorefter de hentede fuldtekster af potentielt kvalificerede artikler. Uenigheder blev løst gennem diskussion eller af en tredje gennemganger. Teamet gennemgik også referencelister fra udvalgte publikationer for at identificere yderligere studier, der var overset i de elektroniske søgninger.

Fra en indledende identifikation af 12.722 poster gennem databassesøgninger plus 18 yderligere studier fra referencer, fjernede forskere duplikater og screenede 8.914 poster baseret på titler og abstracts. Heraf blev 166 fuldtekstartikler vurderet for berettigelse, og i sidste ende opfyldte 31 studier alle inklusionskriterier for kvalitativ syntese. Disse studier daterede fra 2004 til 2021 og blev grupperet efter de fem forskellige sikkerhedsstrategier, de undersøgte.

Fem Eksperimentelle Sikkerhedsstrategier

Den systematiske gennemgang identificerede fem forskellige eksperimentelle tilgange under udvikling for sikkert at bruge kryokonserveret æggestoksvæv til gendannelse af frugtbarhed efter kræftbehandling. Hver strategi sigter mod at forhindre genindførsel af kræftceller under gendannelse af frugtbarhed, mens patientens frosne æggestoksvæv udnyttes.

De fem strategier inkluderer:

• In-vitro modning (IVM) af æg: Isolering og modning af æg fra æggestoksvæv i laboratoriet for at udføre in-vitro fertilisering (IVF) uden at transplantere væv tilbage til patienten
• Oprettelse af kunstig æggestok: Oprettelse af en biologisk scaffold til genbesætning med preantrale follikler samtidig med eliminering af kræftceller
• Rensningsteknikker: Metoder rettet mod fjernelse af kontaminerende kræftceller fra æggestokskortexvæv
• Xenotransplantation: Modning af æg ved transplantation af æggestoksvæv til immundefekte dyr
• Stamcellebaseret ægdannelse: Brug af stamceller til at generere nye æg til gendannelse af frugtbarhed

Alle disse strategier er fortsat på eksperimentelt stadie og har endnu ikke nået kliniske forsøg. De repræsenterer lovende, men foreløbige tilgange, der kræver betydeligt mere forskning for at fastslå deres sikkerhed, effektivitet og potentielle risici. De etiske aspekter forbundet med disse teknikker, især xenotransplantation og stamcellemetoder, behøver også grundig diskussion før klinisk anvendelse.

På trods af deres eksperimentelle status kunne disse innovative tilgange på sigt give sikre muligheder for gendannelse af frugtbarhed for kræftpatienter, især dem anset for at have høj risiko for æggestoksmetastaser. De følgende afsnit undersøger hver strategi i detaljer, inklusive nuværende forskningsstatus, tekniske udfordringer og potentiale for fremtidig klinisk anvendelse.

In-Vitro Modning af Æg

In-vitro modning (IVM) involverer indsamling af umodne æg fra æggestoksvæv og modning af dem i laboratoriemiljøet. De resulterende modne æg kan derefter befrugtes gennem in-vitro fertilisering (IVF), og embryonerne overføres til patienten uden behov for at transplantere potentielt kontamineret æggestoksvæv tilbage i kroppen. Denne tilgang undgår fuldstændigt risikoen for genindførsel af kræft, da der ikke foretages vævstransplantation.

Forskere har udviklet IVM-teknikker ved brug af æg indsamlet gennem tre forskellige procedurer. Denne gennemgang fokuserer specifikt på IVM af æg opnået fra æggestoksvæv indsamlet under ovariektomi (fjernelse af æggestokken), da dette er den teknik, der er anvendelig for allerede kryokonserveret æggestoksvæv opbevaret af kræftpatienter.

Flere sofistikerede kultursystemer er blevet udviklet til IVM af æg fra isolerede follikler eller intakte æggestoksvævsfragmenter. Disse systemer involverer undertiden flere trin, inklusive follikelisolering og in-vitro vækst før endelig ægmodning. Forskellige udviklingstrin af æg kræver forskellige modningsteknikker, hvilket nødvendiggør komplekse flertrins tilgange.

Telfer og kolleger udviklede et totrinets kultursystem i 2008. Deres forskning viste, at humane unilaminære follikler kunne aktiveres i fragmenteret frisk kortikalvæv. Under andet trin blev sekundære follikler isoleret fra vævet. Yderligere kultur i nærvær af activin A (et protein, der stimulerer follikeludvikling) førte til yderligere vækst af disse sekundære follikler. Dette repræsenterede et betydeligt fremskridt inden for IVM-teknologi.

For nylig udviklede McLaughlin og kolleger et endnu mere komplekst flertrinets kultursystem i 2018. I dette system blev frisk æggestokskortexvæv fragmenteret, og primordielle og primære follikler fik lov at vokse til sekundære follikler, mens de stadig var indlejret i vævet. De sekundære follikler blev derefter manuelt dissekerede og kultiveret med activin A og FSH (follikelstimulerende hormon). Dette sidste kulturtrin producerede cumulus-æg-komplekser indeholdende metafase II (MII) æg – æg modne nok til befrugtning.

Forskere bemærkede dog, at disse in-vitro modnede æg viste nogle unormaliteter sammenlignet med naturligt modnede æg. De producerede atypiske store pollegemer (en struktur normalt ekstruderet under ægmodning) med et forhold på 4:1 til 3:1 af ægstørrelse til pollegemestørrelse, og graden af cumulusekspansion (en normal proces under modning) var mindre udtalt end hos in-vivo modnede æg.

En alternativ tilgang involverer kultur af isolerede preantrale follikler i tredimensionelle alginatmatricer. Disse matricer giver fysisk støtte til at hjælpe med at opretholde follikelstruktur, hvilket resulterer i bedre follikelvækst og ægmodning til MII-stadiet. Studier ved brug af denne tilgang har også demonstreret øget produktion af 17β-østradiol (en form for østrogen), hvilket indikerer forbedret follikulær funktion under modningsprocessen.

Oprettelse af Kunstig Æggestok

Tilgangen med kunstig æggestok involverer oprettelse af en biologisk scaffold, der kan understøtte follikeloverlevelse og -udvikling, samtidig med at eventuelle kræftceller, der måtte være til stede i æggestoksvævet, elimineres. Denne strategi sigter mod at give et sikkert miljø for follikulær udvikling, der kan transplanteres tilbage til patienten uden risiko for kræftrecidiv.

Forskere har eksperimenteret med forskellige naturlige og syntetiske materialer for at skabe optimale scaffolds til en kunstig æggestok. Disse materialer inkluderer fibrin (et protein involveret i blodkoagulering), agarose (et stof udvundet fra tang), Matrigel (en gelagtig proteinblanding) og fibrinogen/trombin-kombinationer. Hvert materiale tilbyder forskellige fordele for at understøtte follikeloverlevelse og -vækst.

Studier har vist, at de mekaniske egenskaber af scaffoldmaterialet signifikant påvirker follikeloverlevelse og -udvikling. Den ideelle matrix bør give tilstrækkeligt fysisk støtte, samtidig med at den tillader nødvendig næringsudveksling og follikelvækst. Forskning indikerer, at fibrimatricer især viser potentiale, fordi deres ultrastruktur og stivhed mest tæt ligner den humane æggestokskortexvæv.

Ud over fuldstændigt kunstige matricer udforsker forskere muligheden for at anvende decellulariseret human ovariecortex. Denne proces involverer fjernelse af alt cellulært materiale fra doneret ovariewev, således at kun det extracellulære matrix-netværk tilbagebliver. Dette naturlige scaffold kunne herefter genbesættes med patientens egne follikler, efter at de er renset for eventuelle kræftceller.

Den kunstige ovarie-tilgang tilbyder flere potentielle fordele. Den kunne give læger mulighed for at screene scaffoldet for kræftceller før transplantation, hvilket sikrer fuldstændig sikkerhed. Den giver også mulighed for at optimere miljøet for follikeludvikling, hvilket potentielt kan forbedre succesrater sammenlignet med konventionel transplantation. Der er dog stadig væsentlige tekniske udfordringer ved at skabe et fuldt funktionelt kunstigt ovarie, der kan understøtte komplet follikulær udvikling og genoprettelse af normal hormonfunktion.

Nuværende forskning fokuserer på at identificere de optimale scaffold-materialer, udvikle effektive genbesætningsteknikker og sikre langtids overlevelse og funktion af transplantede follikler. Selvom lovende, er den kunstige ovarie-tilgang stadig i tidlige eksperimentelle faser og vil kræve omfattende yderligere forskning før klinisk anvendelse.

Rensningsteknikker mod Kræftceller

Rensningsteknikker har til formål at eliminere kræftceller fra ovariewev før transplantation, samtidig med at levedygtigheden af sunde follikler bevares. Denne tilgang kunne give patienter mulighed for sikkert at anvende deres eget kryokonserverede væv, og bevare det naturlige ovarie-miljø, der understøtter optimal follikulær udvikling.

Flere teknikker udforskes for at rense ovariewev for kræftceller. Disse inkluderer fysiske separationsmetoder, kemiske behandlinger, immunologiske tilgange og fotodynamisk terapi. Hver metode sigter mod selektivt at målrette og destruere kræftceller, mens de værdifulde ovariefollikler skånes.

Fysiske separationsteknikker udnytter forskelle i størrelse, densitet eller andre fysiske egenskaber mellem kræftceller og follikler. For eksempel har nogle forskere anvendt densitetsgradient-centrifugering for at separere mindre kræftceller fra større follikulære strukturer. Disse metoder er lovende, men kan muligvis ikke eliminere alle kræftceller, især hvis de har samme størrelse som follikelceller.

Kemiske rensetilgange involverer behandling af ovariewev med antikræftmidler, der selektivt målretter kræftceller. Udfordringen ligger i at finde midler, der effektivt dræber kræftceller uden at beskadige de sensitive ovariefollikler eller kompromittere fremtidig fertilitet. Forskere undersøger forskellige kemoterapeutiske midler i varierende koncentrationer og eksponeringstider for at identificere optimale renseprotokoller.

Immunologiske metoder anvender antistoffer, der specifikt målretter kræftcellemarkører. Disse antistoffer kan konjugeres med toksiner (hvorved der dannes immunotoksiner) eller anvendes til at markere kræftceller til destruktion af immunsystemet. Denne tilgang tilbyder høj specificitet, men kræver identifikation af pålidelige kræftspecificke markører, der ikke findes på follikelceller.

Fotodynamisk terapi involverer anvendelse af lysfølsomme forbindelser, der optages foretrukket af kræftceller. Når aktiveret af specifikke lysbølgelængder, producerer disse forbindelser toksiske oxygenarter, der dræber kræftcellerne. Denne metode er lovende for overfladedekontaminering, men kan være mindre effektiv for kræftceller dybt inde i vævsfragmenter.

Den største udfordring ved alle rensestrategier er at sikre komplet eliminering af kræftceller, samtidig med at folliklernes levedygtighed og funktion opretholdes. Selv få tilbageværende kræftceller kunne potentielt forårsage sygdomsrecidiv. Forskere udvikler følsomme detektionsmetoder til at verificer komplet kræftcelleudryddelse før transplantation, men dette forbliver teknisk udfordrende.

Ægmodning via Xenotransplantation

Xenotransplantation involverer transplantation af human ovariewev i immundefekte dyr for at understøtte follikeludvikling og ægmodning. De modne æg kan herefter udtages fra dyreværten og anvendes til IVF, hvilket undgår behovet for at transplantere væv tilbage til den humane patient og derved eliminerer risikoen for kræftrecidiv.

Denne tilgang drager fordel af det naturlige ovarie-miljø, som dyreværten leverer, for at understøtte komplet follikulær udvikling. Dyrets cirkulationssystem leverer nødvendige hormoner og næringsstoffer, hvilket potentielt fører til bedre kvalitet æg sammenlignet med udelukkende in vitro-systemer.

Forskere anvender typisk immundefekte mus som værter for xenotransplantationsstudier. Disse dyr mangler et funktionelt immunsystem, hvilket forhindrer afstødning af det humane væv. Ovariewevet transplanteres normalt til steder, der tillader nem overvågning og udtagning, såsom under nyrekapslen eller ind i ovariebursa.

Studier har vist, at human ovariewev kan overleve og fungere i museværter, hvor follikler gennemgår forskellige udviklingstrin. Effektiviteten af komplet follikulær udvikling til produktion af modne, befrugtningsdygtige æg forbliver dog relativt lav. Forskere arbejder på at optimere transplantationsteknikker og værtsbetingelser for at forbedre resultater.

Etiske overvejelser udgør en væsentlig bekymring ved xenotransplantations-tilgange. Anvendelsen af dyr som værter for human væv rejser forskellige etiske spørgsmål, der må adresseres omhyggeligt. Derudover er regulatoriske barrierer for teknikker, der involverer dyr-menneskekombinationer, betydelige og varierer mellem lande.

Sikkerhedsbekymringer inkluderer potentiel transmission af dyrepatogener til mennesker gennem de udtagede æg eller den fjernere mulighed for humane celler, der kontaminerer dyreværten. Streng protokoller er nødvendige for at sikre komplet separation mellem humane og animalske biologiske systemer og for at forhinder kryds-art kontaminering.

På trods af disse udfordringer udgør xenotransplantation et værdifuldt forskningsværktøj til studier af human follikulær udvikling og test af sikkerhedsstrategier. Det kan også tilbyde en levedygtig vej til fertilitetsgenoprettelse for nogle patienter, hvis etiske og sikkerhedsmæssige bekymringer kan adresseres tilstrækkeligt gennem yderligere forskning og regulatorisk udvikling.

Stamcellebaseret Ægdannelse

Stamcelle-baserede tilgange sigter mod at generere nye æg fra forskellige typer stamceller, hvilket potentielt kan give en ubegrænset kilde til æg til fertilitetsgenoprettelse uden behov for ovarievetransplantation. Denne revolutionerende tilgang kunne fuldstændigt undgå risikoen for kræftrecidiv, da den ikke anvender potentielt kontamineret ovariewev.

Forskere udforsker flere typer stamceller til ægdannelse. Disse inkluderer embryonale stamceller, inducerede pluripotente stamceller (skabt ved reprogrammering af voksne celler) og ovarielle stamceller. Hver celltype tilbyder forskellige fordele og udfordringer ved generering af funktionelle humane æg.

Embryonale stamceller har potentialet til at differentiere til enhver celltype, inklusive æg. Deres anvendelse involverer dog væsentlige etiske overvejelser, og de resulterende æg ville have genetisk materiale fra embryo-donoren snarere end patienten, medmindre de er skabt gennem terapeutisk kloningsteknikker.

Inducerede pluripotente stamceller (iPSC'er) tilbyder et potentielt mere acceptabelt alternativ. Disse skabes ved reprogrammering af patientens egne voksne celler (såsom hudceller) tilbage til en embryo-lignende tilstand. iPSC'erne kunne herefter differentieres til æg med patientens genetiske materiale. Denne tilgang undgår etiske bekymringer forbundet med embryonale stamceller og sikrer genetisk kompatibilitet.

Noget forskning antyder, at ovariet selv kan indeholde stamceller i stand til at generere nye æg gennem livet, hvilket udfordrer den længe holdte opfattelse, at kvinder fødes med alle de æg, de nogensinde vil have. Hvis bekræftet, kunne disse ovarielle stamceller potentielt høstes, ekspanderes i kultur og differentieres til modne æg.

Processen med at generere funktionelle æg fra stamceller er ekstremt kompleks og endnu ikke fuldt forstået. Forskere må replikere den indviklede proces af ægdannelse, som normalt foregår under fosterudvikling og involverer kompleks genetisk og epigenetisk programmering. Nuværende teknikker har haft succes med at producere æg-lignende celler i mus, men generering af fuldt funktionelle humane æg i stand til normal befrugtning og udvikling forbliver en væsentlig udfordring.

Sikkerhedsbekymringer med stamcelle-baserede tilgange inkluderer potentialet for unormal genetisk eller epigenetisk programmering, der kunne føre til udviklingsabnormaliteter i resulterende embryoer. Omfattende forskning er nødvendig for at sikre, at stamcelle-afledte æg gennemgår normal meiose (celledeling) og har korrekt kromosomsammensætning og epigenetiske markører.

Selvom stamcelle-baseret ægdannelse repræsenterer måske den mest revolutionerende tilgang til sikker fertilitetsgenoprettelse, forbliver den i de tidligste forskningsfaser. Væsentlige fremskridt inden for grundlæggende videnskab er nødvendige, før denne tilgang kan overvejes til klinisk anvendelse, men den indeholder enormt potentiale for fertilitetsbevarelsens fremtid.

Betydning for Kræftpatienter

Denne forskning repræsenterer afgørende fremskridt mod at adressere den mest signifikante sikkerhedsbekymring ved ovarievetransplantation – den potentielle reintroduktion af kræft. For kræftoverlevere, især dem med blodkræft som leukæmi, hvor risikoen for ovarieinvolvering når 50 %, kunne disse eksperimentelle tilgange potentielt give sikre veje til biologisk forældreskab.

I øjeblikket må patienter, der overvejer ovarievetransplantation, gennemgå omhyggelig sikkerhedsscreening. Læger anvender forskellige metoder til at detektere kræftceller i opbevaret væv, herunder immunhistokemi (farvning for kræftspecificke markører), molekylær analyse af tumorspecificke transkripter og nogle gange xenotransplantation i immundefekte mus for at bekræfte fravær af metastatiske celler. Alle disse tests er dog destruktive for det analyserede væv og kan ikke anvendes på de fragmenter, der faktisk skal transplanteres.

Selv når testede fragmenter ikke viser kræftceller, kunne tilbageværende væv stadig indeholde mikrometastaser på grund af prøvetagningsbegrænsninger. Denne usikkerhed skaber betydelig angst for patienter og læger, der overvejer transplantation. De eksperimentelle strategier gennemgået her sigter mod at eliminere denne usikkerhed ved enten at undgå vævstransplantation helt (IVM, stamcelle-tilgange) eller sikre komplet kræftcellefjernelse før transplantation (rensing, kunstigt ovarie).

For nu bør ovarievetransplantation kun udføres i fertilitetsklinikker med omfattende erfaring, efter grundig casereview af et multidisciplinært team. Procedure anses generelt for sikker for de fleste solide tumorer, hvor ovarieinvolvering er begrænset, men forbliver kontroversiel for blodkræftformer med høj metastaseringsrisiko.

Patienter, der har opbevaret ovariewev, bør drøfte disse nye muligheder med deres fertilitetsspecialister. Selvom ingen endnu er klinisk tilgængelige, kan forståelse af forskningslandskabet hjælpe med at træffe informerede beslutninger om fremtidige fertilitetsgenoprettelsesmuligheder. Patienter kunne også overveje at deltage i kliniske forsøg, når disse tilgange avancerer til humane testfaser.

Udviklingen af disse sikkerhedsstrategier gavner især unge kræftpatienter, som gennemgår fertilitetsbevarelse før puberteten, hvor ægfrysning ikke er mulig. Disse patienter har få muligheder ud over æggestoksvævsfrysning, hvilket gør sikre transplantationsteknikker særligt værdifulde for deres fremtidige fertilitetsgenoprettelse.

Nuværende Begrænsninger og Udfordringer

Alle fem strategier er fortsat på eksperimentelt stadie med betydelige begrænsninger, der skal adresseres før klinisk anvendelse. Tilgangen med in-vitro modning står over for effektivitetsudfordringer – nuværende teknikker producerer relativt få modne æg sammenlignet med antallet af follikler, der oprindeligt er til stede i æggestoksvævet. Kvaliteten af in-vitro modnede æg rejser også bekymring, da de ofte viser unormaliteter i pollegemstørrelse og cumulusekspansion sammenlignet med naturligt modnede æg.

Udvikling af kunstige æggestokke kæmper med at skabe scaffolder, der perfekt efterligner det naturlige æggestoks miljø. Selvom fibrimatrixer viser potentiale i at ligne den humane æggestokskorteks' ultrastruktur, forbliver opretholdelse af langtids follikeloverlevelse og -funktion i kunstige miljøer udfordrende. Forskere har også brug for at udvikle pålidelige teknikker til genbesætning af scaffolder med purificerede follikler uden at beskadige disse sårbare strukturer.

Rensningsteknikker står over for den fundamentale udfordring i fuldstændigt at eliminere kræftceller samtidig med at be