吳思婷，李 娜，魏敏麗，鄭莉萍,3*

(南昌大學(xué) 江西醫(yī)學(xué)院 1.護(hù)理學(xué)院；2.江西省生殖生理與病理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3.醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，江西 南昌 330000)

卵巢(ovary)作為女性的生殖器官，具有生殖功能和分泌性激素功能。隨著環(huán)境變化、生活與工作壓力加大等原因的出現(xiàn)，女性卵巢功能提前減退發(fā)病率日益增多，且發(fā)病年齡逐年下降，對(duì)女性患者的生活質(zhì)量構(gòu)成嚴(yán)重影響[1]。近年來，針對(duì)逐年增加的腫瘤患者，放化療治療一方面在提高女性癌患者生存率方面起著重要作用，另一方面也常常導(dǎo)致其卵巢早衰和不孕[2]。故探究卵巢功能的保持與重塑對(duì)于改善女性生活質(zhì)量和恢復(fù)生育能力具有重要意義。2010年首次報(bào)道“人造卵巢(artificial ovary)”，為重塑卵巢功能提供了一個(gè)嶄新的選擇[3]，同年被美國(guó)《時(shí)代》(Time)周刊列為十大醫(yī)學(xué)突破之一，引起全球生殖科學(xué)者的關(guān)注和積極探索[4]。本文主要從“人造卵巢”的概念、制造方法簡(jiǎn)要介紹以及所需要的條件與因素等方面進(jìn)行綜述，并提出發(fā)展趨勢(shì)，為重塑或替代卵巢功能提供參考。

1 人造卵巢的概念

科學(xué)家模擬卵巢結(jié)構(gòu)構(gòu)造模型，并將該模型植入雌性活體內(nèi)能替代卵巢發(fā)揮作用。一般情況下從組織中分離竇前卵泡并封裝于基質(zhì)中，維持卵泡3D結(jié)構(gòu)情況下構(gòu)建卵巢模型并進(jìn)行移植入體，該模型取代卵巢發(fā)揮作用，為卵泡提供適宜的生存環(huán)境，促進(jìn)卵泡生存發(fā)育[5-6]。

2 人造卵巢制造方法簡(jiǎn)要介紹

一般來說，人造卵巢模型由基質(zhì)構(gòu)成的支架封裝、保護(hù)和維持卵泡的3D結(jié)構(gòu)，基質(zhì)能夠有效降解來促進(jìn)卵泡的生存發(fā)育、細(xì)胞的增殖分化以及血管的形成。研究人員于2010年研制了第一個(gè)“人造卵巢”，研究人員從育齡女性竇前卵泡中分離鞘細(xì)胞和顆粒細(xì)胞，將其植入微模凝膠中組成三維顯微組織，進(jìn)行體外培養(yǎng)卵母細(xì)胞至其成熟，該研究也可以作為卵泡的生理性和毒理性研究[3]。這個(gè)人造卵巢的構(gòu)建為生育研究提供了一個(gè)有潛力的新工具并可運(yùn)用于不孕治療。一項(xiàng)研究顯示，科學(xué)家成功研制出3D打印卵巢并運(yùn)用于小鼠體內(nèi)并繁殖后代[7],7只小鼠里有3只用新卵巢排卵并正常懷孕生下健康的鼠崽[8]。

3 條件與因素

3.1 基質(zhì)(substrate)層面

人造卵巢作為一個(gè)新取代“卵巢樣”結(jié)構(gòu)，為卵泡提供適當(dāng)?shù)纳姝h(huán)境，基質(zhì)需要降解來促進(jìn)卵泡生長(zhǎng)、血管形成以及周圍細(xì)胞分化。不同的材料被用來構(gòu)建人造卵巢，血漿凝塊作為自體材料被成功作為生物材料移植細(xì)胞，由于其良好的相容性以及富含生長(zhǎng)因子，促進(jìn)細(xì)胞的黏附、增殖與分化[9]，但其存在降解率快，卵泡易丟失等缺點(diǎn)。纖維蛋白凝膠由纖維蛋白原與凝血酶組成，由于其具有低炎性反應(yīng)、相容性好、良好的降解能力以及促進(jìn)血管形成等優(yōu)點(diǎn)被廣泛運(yùn)用于在組織工程中充當(dāng)基質(zhì)[10]。而且，其降解率、硬度、形狀以及纖維結(jié)構(gòu)可以根據(jù)纖維蛋白原與凝血酶的濃度調(diào)節(jié)[11]。藻鹽酸不僅在移植人造卵巢中而且在體外培養(yǎng)人造卵巢中用于封裝分離出的卵泡，其良好的生物相容性以及廣泛性在再生醫(yī)學(xué)中被廣泛充當(dāng)基質(zhì)[12]。膠原同樣被廣泛運(yùn)用于工程組織中。合成聚合物由于其生物相容性以及其降解率、多孔性、彈性可以依據(jù)臨床應(yīng)用進(jìn)行調(diào)整運(yùn)用于再生醫(yī)學(xué)中[13]。卵巢進(jìn)入皮質(zhì)和髓質(zhì)區(qū)域存在不同的硬度，因此在選用生物材料策略同時(shí)考慮空間變化來模擬結(jié)構(gòu)使人造卵巢的性能和功能達(dá)到最佳。未來的研究需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)根據(jù)需要選用合適的基質(zhì)來構(gòu)建人造卵巢。

3.2 卵泡(follicle)層面

卵泡是卵巢的基本單位，卵泡的生存發(fā)育影響著卵巢功能。構(gòu)建人造卵巢關(guān)鍵的一步是從卵巢組織中分離卵泡，不同的分離方法影響著卵泡的分離質(zhì)量，卵泡移植不僅要考慮移植的數(shù)量，而且需要注重移植卵泡的質(zhì)量。近年來，探索出不同的分離卵泡的方法，科學(xué)家優(yōu)化了分離卵泡的技術(shù)運(yùn)用于臨床實(shí)踐中。在構(gòu)建人造卵巢的過程中，發(fā)現(xiàn)運(yùn)用腫瘤分離酶對(duì)卵巢皮質(zhì)進(jìn)行消化提取卵泡相比運(yùn)用釋放酶提取卵泡在植入后卵泡的活性力更好[14]。根據(jù)個(gè)體開發(fā)了一種量身定制的卵泡分離程序，最大程度提高了分離卵泡的質(zhì)量和數(shù)量，可以運(yùn)用于人造卵巢的臨床實(shí)踐中[15]。初步發(fā)現(xiàn)在使用低濃度纖維蛋白酶原為基質(zhì)構(gòu)造人造卵巢過程中，相比植入原始-初級(jí)卵泡，植入次級(jí)卵泡恢復(fù)率高于前者。維持卵母細(xì)胞和顆粒細(xì)胞之間的聯(lián)系對(duì)于促進(jìn)卵泡的生成很有必要[16]。一般情況下，卵泡需要維持3D結(jié)構(gòu)來維持顆粒細(xì)胞與卵母細(xì)胞之間的聯(lián)系，因此構(gòu)建人造卵巢需要有效維持卵泡的3D結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造適合卵母細(xì)胞成熟的條件。關(guān)于構(gòu)建人造卵巢，明確哪些因素影響卵泡的生成過程很必要，這樣能在植入第一時(shí)間控制卵泡的生存與發(fā)育。

3.3 細(xì)胞(cellular)層面

在構(gòu)建人造卵巢的過程中，并入卵巢細(xì)胞對(duì)于刺激卵巢微環(huán)境以及促進(jìn)卵泡的生存和成熟起著重要作用。卵巢細(xì)胞(間質(zhì)細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞)的分離可以像分離卵泡一樣從卵巢組織中分離。通過評(píng)估從皮質(zhì)和髓質(zhì)、冷凍和新鮮卵巢中分離卵巢細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，在新鮮髓質(zhì)的卵巢中分離出的細(xì)胞數(shù)量多且有效性高以及有利于改善移植后血管的形成[17]。卵巢間質(zhì)細(xì)胞對(duì)于早期卵泡的形成很有必要，為卵泡提供結(jié)構(gòu)支持以及傳達(dá)信號(hào)。在移植卵巢細(xì)胞的研究中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)從人類卵巢組織中分離的間質(zhì)細(xì)胞的存在可以提高基質(zhì)的降解率以及在異種移植之后易形成卵巢樣結(jié)構(gòu)[18]。卵泡的生存發(fā)育離不開血液的供應(yīng)，在移植的第1個(gè)月血管的形成對(duì)于卵泡的存活異常關(guān)鍵，因此移植人造卵巢要積極促成血管的形成。內(nèi)皮細(xì)胞對(duì)改善血管形成條件起重要作用，科學(xué)家同樣發(fā)現(xiàn)在移植人造卵巢同時(shí)移植內(nèi)皮細(xì)胞在促進(jìn)血管形成方面的重要性[18]。

3.4 血管化(vascularized)層面

移植后由于沒有血液的灌注，缺血會(huì)導(dǎo)致大量原始卵泡的丟失，直接影響移植的成功率。因此，移植后血管的形成對(duì)于移植成功有重要意義，具備有孔結(jié)構(gòu)的支架以及一些促血管形成因子的加入有利于改善血管形成條件。有研究發(fā)現(xiàn)在小鼠腹主動(dòng)脈植入有孔的支架被證實(shí)能增加血管化，有孔結(jié)構(gòu)有利于氧氣交換以及代謝物排出，為卵泡生存發(fā)育創(chuàng)造良好環(huán)境[19]。血管生成因素可以通過化學(xué)方法或者物理方式嵌入支架?；境衫w維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(basic fibroblast growth factor,bFGF)有促成血管形成的作用，科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)將釋放bFGF的支架移入小鼠體內(nèi)誘導(dǎo)血管形成。除了維持顆粒細(xì)胞與卵母細(xì)胞必要的聯(lián)系、植入間質(zhì)細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞提供結(jié)構(gòu)支持以及改善移植后血管形成條件來促進(jìn)卵泡的生存與發(fā)育[20]，從冷凍組織中分離卵泡需要評(píng)估是否引入癌細(xì)胞，研究者在用纖維蛋白封膠的人造卵巢中植入100個(gè)左右白血病細(xì)胞，移植20周后觀察發(fā)現(xiàn)沒有出現(xiàn)白血病跡象[21]。但是在臨床上，即使最輕微的風(fēng)險(xiǎn)也應(yīng)該避免，移植前確保清除惡性癌細(xì)胞。

4 未來與展望

人造卵巢其結(jié)構(gòu)和組成與天然卵巢相當(dāng)，同時(shí)具備正常的分泌性激素與生育功能。人造卵巢的出現(xiàn)為卵巢功能減退年輕患者重塑卵巢功能恢復(fù)生育力迎來曙光，也可以用于絕經(jīng)患者改善絕經(jīng)期女性癥狀，提高女性絕經(jīng)期生活質(zhì)量。此外，亦可以用作體外藥物試驗(yàn)以及一些生物學(xué)機(jī)制研究。

目前，構(gòu)建人造卵巢依舊處于起步階段，大多數(shù)實(shí)驗(yàn)都是在小鼠體內(nèi)進(jìn)行，人類的卵泡大小以及生理周期與小鼠存在差別，接下來需要進(jìn)一步在人體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。未來，在什么位置植入人造卵巢最佳發(fā)揮其生殖功能和分泌功能以及對(duì)人造卵巢壽命的考量也是科學(xué)家需要解決的問題。近年來以干細(xì)胞和生物材料為主的再生醫(yī)學(xué)也將成為未來人類生命科學(xué)及醫(yī)學(xué)診療新的突破口，為重塑卵巢功能指引新的方向。人造卵巢在人造生殖技術(shù)領(lǐng)域邁出了堅(jiān)實(shí)的一步，相信在不久的將來，人造卵巢會(huì)成功運(yùn)用于人體，在重塑卵巢功能方面開辟新天地。