Ошибки в начале жизни

Только одно из трех оплодотворений приводит к успешной беременности. Многие эмбрионы не могут развиваться дальше раннего развития. Клеточные биологи из Института биофизической химии им. Макса Планка (MPI) в Геттингене (Германия) вместе с исследователями из Института генетики сельскохозяйственных животных в Мариензее и другими международными коллегами разработали новую модельную систему для изучения раннего эмбрионального развития. С помощью этой системы они обнаружили, что ошибки часто возникают, когда генетический материал от каждого родителя объединяется сразу после оплодотворения. Это связано с чрезвычайно неэффективным процессом.


Соматические клетки человека обычно имеют 46 хромосом, которые вместе несут генетическую информацию. Эти сначала собираются вместе при оплодотворении, 23 из сперматозоидов отца и 23 из яйцеклетки матери. После оплодотворения родительские хромосомы изначально существуют в двух отдельных отсеках, известных как пронуклеусы. Эти пронуклеусы медленно движутся навстречу друг другу, пока не соприкоснутся. Затем оболочки пронуклеусов растворяются, и родительские хромосомы объединяются.

Однако у большинства человеческих эмбрионов неправильное количество хромосом. Эти эмбрионы часто нежизнеспособны, что делает ошибочное объединение генома основной причиной выкидыша и бесплодия.

«Примерно от 10 до 20 процентов эмбрионов с неправильным числом хромосом являются результатом того, что уже содержала слишком мало или слишком много хромосом до оплодотворения. Мы уже знали об этом», — объясняет Мелина Шух, директор MPI по биофизической химии. «Но как эта проблема возникает у такого большого количества эмбрионов? Время сразу после объединения сперматозоидов и яйцеклетки — так называемая стадия зиготы — кажется чрезвычайно важной фазой для развития эмбриона. Мы хотели выяснить, почему В этом случае.»

Выводы из новой модельной системы

Для своих исследований ученые проанализировали видео с микроскопов зигот человека, которые были записаны лабораторией в Англии. Они также намеревались найти новый модельный организм, пригодный для детального изучения раннего эмбрионального развития. «Вместе с нашими партнерами из Института генетики сельскохозяйственных животных мы разработали методы изучения живых эмбрионов крупного рогатого скота, которые очень напоминают человеческие эмбрионы», — объясняет Томмазо Кавацца, ученый из отдела Шу. «Время первых делений клеток сопоставимо у эмбрионов человека и крупного рогатого скота. Более того, частота неправильного распределения хромосом примерно одинакова в обеих системах». Еще одно преимущество этой модельной системы: ученые получили яйца, из которых развились эмбрионы крупного рогатого скота, из отходов скотобойни, поэтому никаких дополнительных животных не нужно было приносить в жертву.

Команда Шу оплодотворяла бычьи яйца in vitro, а затем использовала микроскопию живых клеток, чтобы проследить, как объединяется родительский генетический материал. Они обнаружили, что родительские хромосомы группируются на границе между двумя пронуклеусами. Однако в некоторых зиготах исследователи заметили, что отдельные хромосомы этого не делают. В результате эти хромосомы были «потеряны» при объединении родительских геномов, в результате чего в полученных ядрах осталось слишком мало хромосом. Вскоре у этих зигот обнаружились дефекты развития.

«Кластеризация хромосом на границе пронуклеусов кажется чрезвычайно важным шагом», — объясняет Кавацца. «Если кластеризация не удается, зиготы часто совершают ошибки, несовместимые со здоровым развитием эмбриона».

Зависит от неэффективного процесса

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments