Хромосомные ошибки на ранних стадиях ведут к гибели эмбрионов при ВРТ
Вспомогательные репродуктивные технологии (ВРТ), такие как экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО), — это дорогостоящие процедуры, которые часто имеют низкую эффективность.
В статье, опубликованной в июне в Biochemical and Biophysical Research Communications, ученые описывают новый метод визуализации, протестированный на крупном рогатом скоте. Он помогает выявить и понять связь между хромосомными ошибками, возникающими на ранних стадиях, и гибелью эмбрионов.
Ранее на мышах была показана связь между ошибками в хромосомах зиготы и последующей эмбриональной потерей, но для не-грызунов эта связь изучена плохо. Крупный рогатый скот — идеальная модель для исследований ВРТ, так как эти технологии широко используются в селекции, а высокая частота потери эмбрионов — обычное явление. Кроме того, эмбрионы коров и человека имеют много общего в развитии.
«Считается, что хромосомная анеуплоидия возникает из-за ошибок сегрегации хромосом, которые развиваются на ранних стадиях, и это может вызывать гибель эмбриона», — сказал исследователь Сатоши Сугимура из Института сельского хозяйства Токийского университета сельского хозяйства и технологий.
Сегрегация хромосом происходит после оплодотворения, когда зигота начинает делиться. При делении обе дочерние клетки должны получить полный набор хромосом. Если этого не происходит, это называется ошибкой сегрегации хромосом. Эти ошибки приводят к анеуплоидии — состоянию, когда в клетке слишком много или слишком мало хромосом. Частая анеуплоидия регистрируется у людей и крупного рогатого скота на ранних стадиях дробления, но ее связь с последующим развитием у не-грызунов не была ясна. Чтобы это выяснить, исследователи использовали визуализацию живых клеток с инъекцией mRNA, кодирующей гистон H2B-mCherry.
«Мы получили фенотипически нормальное нетрансгенное потомство из эмбрионов крупного рогатого скота, за хромосомной сегрегацией которых наблюдали с помощью визуализации живых клеток», — сообщил Сугимура. Это ознаменовало рождение в мире первого здорового теленка из эмбриона, распределение хромосом в котором наблюдали с помощью этой техники.
«Ошибка сегрегации хромосом, особенно образование микроядер во время ранних делений дробления, была потенциальным признаком потери эмбриона до имплантации у не-грызунов», — сказал Сугимура. Исследователи полагают, что особенно губительны специфические ошибки, возникающие на самых ранних этапах дробления, например, во время первых трех митотических делений. Эти ошибки, приводящие к образованию микроядер, считаются тяжелыми. Зиготы с аномальной сегрегацией хромосом в течение первых трех делений редко развиваются до стадии бластоцисты. Однако если они все же достигают этой стадии, то такие эмбрионы имеют такую же частоту рождения, как и те, у которых не было аномалий.
Половина телят, родившихся в ходе этого исследования, произошла из группы, в которой наблюдались ошибки сегрегации хромосом на ранней стадии дробления. Из-за этого такая ошибка может не быть надежным предиктором потери эмбриона после имплантации.
«Эта техника показала потенциал для понимания связи между ошибкой сегрегации хромосом и последующим развитием эмбриона, низкой эффективностью ВРТ, а также для отбора жизнеспособных эмбрионов, полученных с помощью ВРТ, для медицинских целей и животноводства. В будущем, если механизм возникновения и происхождения ошибок сегрегации хромосом на ранних стадиях дробления будет выяснен и взят под контроль, эффективность ВРТ может быть повышена», — заключил Сугимура.