Žmogaus kiaušialąstės dažnai yra linkusios į chromosomų klaidas. Moterims senstant klaidų lygis smarkiai didėja ir gali prisidėti prie nevaisingumo, nėštumo praradimo ir genetinių sutrikimų. Tačiau kodėl šis staigus pakilimas įvyksta, lieka nežinoma.
Naujame tyrime Jeilio mokslininkai žengia žingsnį arčiau atsakymo.
Rašymas žurnale Gamtos senėjimasjie aprašo greitą ir kontroliuojamą metodą, kurį jie sukūrė, kad imituotų į senėjimą panašias chromosomų klaidas pelių kiaušiniuose, nelaukiant, kol gyvūnai pasens. Naudodami šį metodą, jie nustatė, kad nesėkmių derinys – nuo dalinio esminio baltymo praradimo iki susilpnėjusių chromosomų ryšių – gali sukelti klaidų, kurios didėja su motinos amžiumi.
Mokslininkai teigia, kad šis metodas gali būti naudojamas tiriant ir galiausiai užkertant kelią chromosomų anomalijomis vyresnio amžiaus moterų kiaušialąstėse.
„Ilgalaikėje perspektyvoje moterų reprodukcinio ilgaamžiškumo supratimas ir ilgaamžiškumo pailginimas gali turėti didelių pasekmių ne tik vaisingumui ir sveikam senėjimui, bet ir moterims sudaryti sąlygas apsispręsti dėl gyvenimo ir karjeros neribojant siauro reprodukcinio lango, taip bent vienu esminiu būdu skatinant moterų ir vyrų lygias galimybes“, – sakė Binyam Mogessile, Cellular ir Developmental profesorius. Akušerijos, ginekologijos ir reprodukcijos mokslai Jeilio universitete ir atitinkamas naujojo tyrimo autorius.
Moterų reprodukcinį senėjimą lydi staigus kiaušialąsčių aneuploidijos padidėjimas arba nenormalus chromosomų skaičius kiaušialąstėse, dar vadinamose oocitais. Kiaušinių aneuploidija yra pagrindinė nevaisingumo, nėštumo praradimo ir genetinių būklių priežastis. Tačiau vis dar nėra daug žinoma, kodėl kiaušinių aneuploidija didėja moterims senstant. Pagrindinės chromosomų klaidos vystosi per metus pelėms ir dešimtmečius žmonėms, todėl jų beveik neįmanoma tiesiogiai ištirti.
Ankstesni tyrimai parodė, kad daugelio baltymų kompleksas, žinomas kaip sanglauda – molekuliniai klijai, laikantys seserines chromatides – palaipsniui silpnėja su amžiumi ir prisideda prie chromosomų klaidų. Tačiau nebuvo aišku, ar sanglaudos susilpnėjimas yra vienintelė kiaušinių aneuploidijos priežastis, ar tam įtakos turi ir kiti su amžiumi susiję pokyčiai.
Naujajame tyrime mokslininkai ištyrė, kad sukurdami vadinamąją „sintetinio oocitų senėjimo” sistemą pelių kiaušiniuose, kad greitai ir tiksliai sumažintų pagrindinio sanglaudos baltymo, žinomo kaip REC8, lygį.
Konkrečiai, jie naudojo CRISPR genomo redagavimą, kad modifikuotų REC8, kuris kartu sulaiko chromosomas ir yra vienas patikimiausių su amžiumi susijusio sanglaudos mažėjimo molekulinių žymenų. Pirmą kartą mokslininkai naudojo mikroskopiją, skirtą didelės raiškos REC8 dinamikai pelių kiaušiniuose vaizduoti, tiksliai parodydami, kaip kinta sanglauda, kai kiaušiniai ruošiasi dalytis.
Tada mokslininkai naudojo baltymų skaidymo sistemas, kurios naudoja molekules, kad prisijungtų prie specifinių baltymų ir suskaidytų juos, kad greitai ir tiksliai pašalintų REC8 ir kitus komponentus iš kiaušinių. Naudodami pažangų 3D tiesioginį vaizdą, jie realiu laiku stebėjo chromosomų judesius ir stebėjo į senėjimą panašias segregacijos klaidas, įskaitant chromatidų padalijimo įvykius, sukeliančius aneuploidiją.
Galiausiai, selektyviai suardydami dvi kitas ląstelės dalis – aktino citoskeletą ir centromero baltymą A (CENP-A), jie nustatė, kad kiekvienas iš šių sutrikimų žymiai padidino klaidų dažnį, labai panašų į reiškinį, pastebėtą natūraliai pasenusiuose kiaušiniuose.
Taikydami savo metodą tyrėjai išsiaiškino, kad chromosomų anomalijos senstančių kiaušinėlių metu atsiranda dėl įvairių gedimų, pradedant nuo REC8 lygio sumažėjimo iki laipsniško ląstelių dalių, kurios organizuoja verpstę (ląstelinė struktūra, padedanti tiksliai atskirti chromosomas) ir centromerą (sritį, jungiančią seserines chromatines) irimą.
„Šios sistemos paprastai veikia kartu, kad užtikrintų, jog kiekvienas kiaušinis gautų tikslią kiekvienos chromosomos kopiją”, – sakė Mogessie. „Tačiau su amžiumi jų laipsniškai mažėja, jų nesėkmės linkusios susikaupti siaurame reprodukcijos lange, todėl atsiranda prastos kokybės kiaušinėliai, kurie žymiai mažiau palaiko sveiką embriono formavimąsi ir augimą.
Šios išvados gali padėti paaiškinti, kodėl 30-ies metų pabaigoje ir 40-ųjų pradžioje vaisingumas taip smarkiai krenta, o ne palaipsniui mažėja laikui bėgant. Galiausiai, pasak mokslininkų, tai galėtų padėti strategijoms, kurios prailgintų moterų reprodukcinį gyvenimą, o tai leistų daugiau žmonių sukurti šeimas, kai jie tam pasiruošę, neribodami biologijos laiko juostos.
„Pasaulyje, kuriame nevaisingumo rodikliai auga, o šeimos planavimas vis labiau atidedamas, kiaušialąstės biologijos supratimas ir apsauga yra ne tik mokslinis, bet ir visuomeninis iššūkis“, – sakė Mogessie.
Kiti mokslininkų žingsniai apima jų „sintetinių oocitų senėjimo“ sistemos pavertimą didelio našumo atrankos platforma (HTS), vaistų atradimo procesu, dažnai naudojamu farmacijos pramonėje.