Male fertility restoration: in vivo and in vitro stem cell–based strategies using cryopreserved testis tissue: a scoping review

Importance

Advances in the treatment of childhood cancer have significantly improved survival rates, with more than 80% of survivors reaching adulthood. However, gonadotoxic cancer treatments endanger future fertility, and prepubertal males have no option to preserve fertility by sperm cryopreservation. In addition, boys with cryptorchidism are at risk of compromised fertility in adulthood.

Objective

To investigate current evidence for male fertility restoration strategies, explore barriers to clinical implementation, and outline potential steps to overcome these barriers, a scoping review was conducted. This knowledge synthesis is particularly relevant for prepubertal male cancer survivors and boys with cryptorchidism.

Evidence Review

The review was conducted after the Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses extension for Scoping Reviews criteria and previously published guidelines and examined studies using human testis tissue of prepubertal boys or healthy male adults. A literature search in PubMed was conducted, and 72 relevant studies were identified, including in vivo and in vitro approaches.

Findings

In vivo strategies, such as testis tissue engraftment and spermatogonial stem cell transplantation, hold promise for promoting cell survival and differentiation. Yet, complete spermatogenesis has not been achieved. In vitro approaches focus on the generation of male germ cells from direct germ cell maturation in various culture systems, alongside human induced pluripotent stem cells and embryonic stem cells. These approaches mark significant advancements in understanding and promoting spermatogenesis, but achieving fully functional spermatozoa in vitro remains a challenge. Barriers to clinical implementation include the risk of reintroducing malignant cells and introduction of epigenetic changes.

Conclusion

Male fertility restoration is an area in rapid development. On the basis of the reviewed studies, the most promising and advanced strategy for restoring male fertility using cryopreserved testis tissue is direct testis tissue transplantation.

Relevance

This review identifies persistent barriers to the clinical implementation of male fertility restoration. However, direct transplantation of frozen-thawed testis tissue remains a promising strategy that is on the verge of clinical application.

Restauración de la fertilidad masculina: estrategias in vivo e in vitro basadas en células madre usando tejido testicular criopreservado: una revisión exploratoria

Importancia

Los avances en el tratamiento del cáncer infantil han mejorado significativamente las tasas de supervivencia, con más del 80% de los supervivientes alcanzando la edad adulta. Sin embargo, los tratamientos oncológicos gonadotóxicos ponen en peligro la fertilidad posterior y los varones prepúberes no tienen la opción de preservar su fertilidad mediante criopreservación de semen. Además, los niños con criptorquidismo corren el riesgo de ver comprometida su fertilidad en la edad adulta.

Objetivo

Se realizó una revisión exploratoria para investigar la evidencia actual sobre estrategias de restauración de fertilidad masculina, explorar barreras para su implementación clínica y detallar los posibles pasos para superar dichas barreras. Esta síntesis del conocimiento es particularmente relevante para varones prepúberes supervivientes de cáncer y para niños con criptorquidismo.

Revisión de la evidencia

La revisión se llevó a cabo según los criterios de la Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses extensión for Scoping Reviews y directrices publicadas anteriormente y evaluó estudios que usaron tejido testicular humano de niños prepúberes o de varones adultos sanos. Se realizó una búsqueda de literatura en PubMed y fueron identificados 72 estudios relevantes, incluyendo enfoques in vivo e in vitro.

Hallazgos

Las estrategias in vivo, tales como el injerto de tejido testicular y el trasplante de células madre espermatogoniales, son prometedoras como promotoras de la supervivencia y diferenciación celular. Sin embargo, la espermatogénesis completa no ha sido lograda hasta ahora. Las estrategias in vitro están enfocadas en la generación de células germinales masculinas a partir de una maduración directa de células madre en diversos sistemas de cultivo, acompañadas de células madre pluripotenciales inducidas humanas y células madre embrionarias. Estos enfoques representan avances significativos en el entendimiento y la promoción de la espermatogénesis, pero lograr espermatozoides plenamente funcionales in vitro continúa siendo un desafío. Las barreras a la implementación clínica incluyen el riesgo de reintroducción de células malignas y al introducción de cambios epigenéticos.

Conclusión

La restauración de la fertilidad masculina es un área en rápido desarrollo. Sobre la base de los estudios revisados, la estrategia más prometedora para restaurar la fertilidad masculina empleando tejido testicular criopreservado es el trasplante directo de tejido testicular.

Relevancia

Esta revisión identifica barreras persistentes a la implementación clínica de la restauración de la fertilidad masculina. Sin embargo, el trasplante directo de tejido testicular crioconservado continúa representando una estrategia prometedora al borde de su aplicación clínica.