Owocne badania dotyczące płodności
Z powodu mniejszej ilości oocytów, niedojrzałych komórek jajowych w jajnikach, a także ich niższej jakości płodność u kobiet po 35. roku życia znacznie spada. Zaawansowany wiek reprodukcyjny wiąże się również z powikłaniami w trakcie ciąży i wyższym ryzykiem wystąpienia wad wrodzonych. Obserwujemy coraz większą ilość par odkładających poczęcie dziecka w czasie, szczególnie w krajach o wysokich dochodach. Zrozumienie biologicznego procesu leżącego u podstaw spadku rozrodczości ma zatem kluczowe znaczenie dla opracowania skutecznych interwencji, które umożliwią pomyślne zajście w ciążę.
Wpływ starzenia się na gametogenezę
W ramach finansowanego ze środków UE projektu GermAge badano różne szlaki zaangażowane w proces gametogenezy, czyli produkcji oocytów i plemników. „Naszym celem było określenie czynników determinujących i odpowiedzialnych za niepłodność zależną od wieku oraz przygotowanie gruntu pod przyszłe strategie terapeutyczne lub profilaktyczne”, wyjaśnia koordynator projektu Rolf Jessberger. Podczas mejotycznego podziału komórki chromosomy wiążą się na wrzecionie, aby zapewnić ich prawidłową segregację w powstających komórkach zarodkowych. W razie niepowodzenia tego procesu dochodzi do aneuploidii, stanu charakteryzującego się nieprawidłową liczbą chromosomów w komórce. Często prowadzi to do poronienia lub wystąpienia wad wrodzonych. Naukowcy skupili się na mechanizmach leżących u podstaw podziału mejotycznego, w tym na kluczowych białkach chromosomowych, punktach kontrolnych i obciążeniu mutacyjnym w starzejących się komórkach macierzystych. Zastosowali oni zestaw innowacyjnych technik z dziedziny biologii molekularnej i komórkowej oraz modeli zwierzęcych do analizy mysich i ludzkich komórek zarodkowych. Na uwagę zasługuje ich technika obrazowania chromosomów oocytów w czasie rzeczywistym o niezwykle wysokiej rozdzielczości, jak również śledzenia chromosomów oocytów w trójwymiarze. W ramach projektu GermAge opracowano nowatorską metodę znakowania fluorescencyjnego umożliwiającą oznaczanie i badanie istotnych struktur wrzeciona mejotycznego w oocytach. Naukowcy zaobserwowali, że wraz ze wzrostem wieku oocytów punkt kontrolny wrzeciona odpowiedzialny za prawidłową segregację chromosomów podczas mejozy ulega osłabieniu. Udało im się zidentyfikować białka odpowiedzialne za utrzymanie integralności chromosomalnej i łączenia z wrzecionem. Zespół projektu GermAge scharakteryzował czynniki modyfikujące RNA i czynniki monitorujące o krytycznym znaczeniu dla gametogenezy i płodności. Kluczowym odkryciem jest to, że jakość kohezyny, będącej kompleksem białkowym, w starzejących się oocytach ulega obniżeniu, co prowadzi do błędów podczas mejozy. Ponieważ kohezyny utrzymują prawidłową strukturę chromosomów oraz ich porządek w dzielących się komórkach zarodkowych, ich utrata powoduje również uszkodzenie końcówek chromosomów, co przyczynia się do niestabilności genomowej. Starzejące się oocyty wykazują zmniejszoną zdolność do korygowania nieprawidłowych połączeń z wrzecionem.
Wpływ wyników projektu GermAge
Zespół projektu GermAge zidentyfikował nowe czynniki ryzyka zależnej od wieku niewydolności męskich i żeńskich komórek zarodkowych oraz aneuploidii. Stanowią one ważne kierunki dalszych badań nad wiarygodnymi biomarkerami diagnostycznymi na potrzeby medycyny zajmującej się rozmnażaniem u ludzi. W ramach projektu opracowano wysoce innowacyjne narzędzia do badania integralności komórek zarodkowych ze szczególnym uwzględnieniem aberracji chromosomowych i związanych z chromosomami. „Projekt GermAge nie tylko przyczynia się do lepszego zrozumienia biologicznych aspektów starzenia się komórek zarodkowych, ale także zapewnia istotny wgląd w ryzyko genetyczne dla dzieci osób w starszym wieku”, podkreśla Jessberger. Narzędzia te mogłyby stanowić podstawę lepszej diagnostyki w zakresie technik wspomaganego rozrodu, oferując lepszą krioprezerwację męskich i żeńskich komórek zarodkowych oraz dokładną ocenę ryzyka wystąpienia chorób dziedzicznych poprzez spersonalizowaną genomikę. Zespół włożył wiele wysiłku w rozpowszechnianie wyników projektu GermAge w środowisku naukowym i podnoszenie świadomości społecznej na temat ryzyka związanego z rodzicielstwem w zaawansowanym wieku.
Słowa kluczowe
GermAge, oocyt, komórka zarodkowa, wrzeciono, mejotyczne, niepłodność, kohezyna, aneuploidia, segregacja chromosomów, obrazowanie chromosomów, śledzenie chromosomów
