Δύο πρόσφατες μελέτες του Northwestern University έφεραν στο φως νέα στοιχεία στο μυστήριο της κύριας αιτίας των γενετικών ανωμαλιών και των αποβολών, θέτοντας τα θεμέλια για περαιτέρω έρευνα σε έναν υποτιμημένο αλλά κρίσιμο τομέα της γενετικής μελέτης.

.

Οι μελέτες εξετάζουν το τι συμβαίνει κατά τη διάρκεια της διαδικασίας παραγωγής ωαρίων, τα οποία αργότερα, όταν γονιμοποιούνται, γίνονται έμβρυα. Το 10% με 25% των ανθρώπινων εμβρύων περιέχει λανθασμένο αριθμό χρωμοσωμάτων, επειδή τα κύτταρα του ωαρίου (ωοκύτταρα) δεν έχουν διαιρεθεί σωστά. Αυτό είναι ένα πρόβλημα μοναδικό για τα κύτταρα των ωαρίων.

.

Αυτά τα λάθη είναι η κύρια αιτία αποβολών και γενετικών ανωμαλιών όπως το σύνδρομο Down. Η συχνότητα αυτών των σφαλμάτων αυξάνεται δραματικά καθώς οι γυναίκες μεγαλώνουν σε ηλικία. Η κατανόηση της αιτίας γιατί τα ωοκύτταρα είναι πιο επιρρεπή σε αυτό το σφάλμα διαίρεσης είναι κρίσιμη, δεδομένου ότι οι γυναίκες επιλέγουν όλο και περισσότερο να ξεκινήσουν οικογένεια σε μεγαλύτερη ηλικία.

.

.

Πιο αναλυτικά

Η πρώτη μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο Journal of Cell Biology τον Μάρτιο, αποκάλυψε ότι τα ωοκύτταρα χρησιμοποιούν μια καινοτόμο στρατηγική για την ανίχνευση και πρόληψη σφαλμάτων κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης, ενώ η δεύτερη μελέτη, που δημοσιεύτηκε στις 26 Σεπτεμβρίου στο PLOS Genetics, αναγνώρισε νέες πρωτεΐνες απαραίτητες για τη διαδικασία κυτταρικής διαίρεσης και ανακάλυψε ότι μια εφεδρική πρωτεΐνη ξεκινάει τη δράση της όταν η ωοκυτταρική διαίρεση αποτυγχάνει να διασφαλίσει ότι το έμβρυο λαμβάνει τον σωστό αριθμό χρωμοσωμάτων.

.

“Από κοινού, αυτές οι δύο μελέτες μας αποκάλυψαν πόσο πολύ διαφορετικά είναι τα ωοκύτταρα από κάθε άλλο τύπο κυττάρου, πράγμα το οποίο θα μπορούσε να ρίξει άπλετο φως στο γιατί η αναπαραγωγική διαδικασία μπορεί να είναι τόσο επιρρεπής σε σφάλματα”, δήλωσε η Sadie Wignall, βοηθός καθηγήτρια των μοριακών βιοεπιστημών στο Weinberg College of Arts and Sciences του Northwestern. “Η επίλυση αυτού του μυστηρίου θα ήταν ένα πρώτο βήμα για την παράταση των γόνιμων χρόνων μιας γυναίκας”.

.

Η Wignall ερευνά μια δομή που ονομάζεται άτρακτος (the spindle), μια περίπλοκη δομή σε σχήμα πεπλατυσμένης μπάλας που διαχωρίζει τα χρωμοσώματα κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης. Στα περισσότερα κύτταρα, τα κυτταρικά οργανίδια που ονομάζονται κεντροσωμάτια (centrosomes) βοηθούν στην οργάνωση της δομής, εξασφαλίζοντας ότι μπορεί να διαχωρίσει με ακρίβεια τα χρωμοσώματα για να στείλει το σωστό αριθμό χρωμοσωμάτων σε κάθε νέο διαιρούμενο κύτταρο. Οι άτρακτοι των ωοκυττάρων, ωστόσο, στερούνται κεντροσωμάτων. Αυτή η "ακεντροσωμική" διαδικασία είναι εξαιρετικά υποερευνημένη σε σύγκριση με άλλους τύπους κυτταρικής διαίρεσης, οδηγώντας σε σημαντικές αναπάντητες ερωτήσεις σχετικά με το γιατί είναι πολύ πιο επιρρεπείς στο σφάλμα κατά το διαχωρισμό.

.

Στη μελέτη αυτή που δημοσιεύθηκε τον Σεπτέμβριο, η Wignall και η ομάδα της ανακάλυψαν ότι, ελλείψει κεντροσωμάτων, δύο πρωτεΐνες (η KLP-15 και η KLP-16) ήταν απαραίτητες για τη διαίρεση των κυττάρων. Οι ερευνητές αφαίρεσαν αυτές τις δύο πρωτεΐνες για να διαπιστώσουν ότι αντί να σχηματίσουν την κανονική άτρακτο σχήματος πεπλατυσμένης μπάλας, η δομή της ατράκτου κατέρρευσε σε μια ακανόνιστη περίπου στρογγυλή σφαίρα. Προς μεγάλη έκπληξή τους, παρά αυτό το πρώιμο ελάττωμα, μια εφεδρική πρωτεΐνη πήρε τα ηνία και βοήθησε να διαχωριστούν τα χρωμοσώματα στα δύο άκρα του κυττάρου.

.

“Ήμασταν έκπληκτοι όταν διαπιστώσουμε ότι αυτή η πρωτεΐνη ήρθε προς διάσωση και εργάστηκε ως εφεδρική για να οργανώσει σωστά τον διαχωρισμό”, δήλωσε η Wignall.

.

Το ερώτημα παραμένει γιατί το 10% έως 25% των εμβρύων εξακολουθεί να μην είναι βιώσιμο αν υπάρχει αυτή η εφεδρική διαδικασία των ωοκυττάρων. Μια θεωρία, είπε η Wignall, είναι ότι αυτή η εφεδρική πρωτεΐνη αλλάζει ή εξαντλείται καθώς οι γυναίκες μεγαλώνουν σε ηλικία.

.

“Ενώ αυτοί οι βασικοί μηχανισμοί των κυττάρων μπορεί να είναι δύσκολο να γίνουν αντιληπτοί, επηρεάζουν άμεσα την αναπαραγωγική ικανότητα των γυναικών και συνεπώς τη στειρότητα", δήλωσε η Wignall. “Το εργαστήριό μου επικεντρώνεται σε αυτό, με την ελπίδα ότι μια μέρα η έρευνά μας μπορεί να βοηθήσει τους ανθρώπους που αντιμετωπίζουν προβλήματα γονιμότητας σε κλινικές in vitro γονιμοποίησης”.

.

Η Wignall εκτελεί την έρευνά της σε ωοκύτταρα χρησιμοποιώντας μικρά σκουλήκια που ονομάζονται C. elegans δεδομένου ότι αποτελούν ισχυρό ερευνητικό οργανισμό για γενετικές μελέτες. Ωστόσο, το εργαστήριό της βασίζεται επίσης σε αυτά τα ευρήματα για την πραγματοποίηση παράλληλων μελετών σε ποντίκια σε συνεργασία με την Teresa Woodruff, επιστήμονα αναπαραγωγής και διευθυντή του Women’s Health Research Institute στη Σχολή Ιατρικής Feinberg του Northwestern University. Το επόμενο βήμα θα είναι να μελετηθούν αυτοί οι μηχανισμοί στα ανθρώπινα ωάρια.