Новые данные о ведущей причине выкидышей и врожденных пороков

Два недавних исследования Северо-Западного университета проливают свет на загадку ведущей причины врожденных пороков и выкидышей, закладывая основу для дальнейших исследований в малоизученной, но крайне важной области генетики.

Исследования изучают процесс образования яйцеклеток (ооцитов), которые после оплодотворения становятся эмбрионами. От 10 до 25% человеческих эмбрионов содержат неправильное число хромосом из-за ошибок деления яйцеклетки — проблема, уникальная именно для ооцитов.

Эти ошибки — ведущая причина выкидышей и таких врожденных пороков, как синдром Дауна. Частота этих ошибок резко возрастает с возрастом женщины. Понимание причин повышенной склонности яйцеклеток к ошибкам деления критически важно, учитывая тенденцию к более позднему материнству.

• Первое исследование, опубликованное в марте в Journal of Cell Biology, показало, что ооциты используют инновационную стратегию для обнаружения и предотвращения ошибок во время клеточного деления.
• Второе исследование, опубликованное 26 сентября в PLOS Genetics, выявило новые белки, необходимые для процесса деления, и обнаружило, что при сбое деления активируется резервный белок, помогающий обеспечить правильное число хромосом у эмбриона.

«Вместе эти два исследования показали, насколько яйцеклетки отличаются от всех других типов клеток. Это может пролить новый свет на то, почему репродуктивный процесс может быть столь подвержен ошибкам», — сказала старший автор Сади Уигналл, доцент молекулярных бионаук.

Фокус на веретене деления

Уигналл изучает структуру под названием веретено деления — сложное образование в форме мяча для регби, которое физически разделяет хромосомы во время деления клетки. В большинстве клеток структуры под названием центросомы помогают организовать веретено, обеспечивая точное разделение хромосом. Однако веретена в яйцеклетках лишены центросом. Этот «ацентросомальный» процесс изучен гораздо хуже, что оставляет без ответа вопрос, почему он более подвержен ошибкам.

Ключевые открытия

В сентябрьском исследовании команда Уигналл обнаружила, что в отсутствие центросом два белка — KLP-15 и KLP-16 — были необходимы для деления клеток. Когда исследователи «выключили» эти белки, нормальное веретено в форме мяча для регби разрушилось в бесформенный шар. К удивлению ученых, несмотря на этот дефект, резервный белок затем вмешался и помог разделить хромосомы.

«Мы были удивлены, обнаружив, что этот белок пришел на помощь и сработал как резерв для правильной организации веретена», — сказала Уигналл.

Остающиеся вопросы и будущие исследования

Остается вопрос: почему 10–25% эмбрионов все равно оказываются нежизнеспособными, если в ооцитах существует такой резервный механизм? Одна из теорий, по словам Уигналл, заключается в том, что этот резервный белок изменяется или истощается с возрастом женщины.

Исследования проводились на ооцитах маленьких червей C. elegans, так как они являются удобным модельным организмом. Лаборатория Уигналл уже сотрудничает с репродуктивным ученым Терезой Вудрафф для проведения параллельных исследований на мышах. Следующим шагом будет изучение этих механизмов в человеческих ооцитах.