Neue Erkenntnisse darüber, wie eine menschliche ei heranreift, kann helfen, verhindern, dass Unfruchtbarkeit und Geburtsschäden

Decodierung, wie das menschliche ei heranreift und wie dieser Prozess schief gehen kann, könnten dazu führen, Mittel zur Verhinderung von Fehlern im Erbgut führen zu Unfruchtbarkeit, Missbildungen oder Fehlgeburten.

Physiologischen Veränderungen bekannt, um Fehlgeburten auslösen und zur Erhöhung der Wahrscheinlichkeit des Tragens eines Kindes mit einer genetischen Störung start in eine Frau, Anfang 20, vielleicht sogar früher, und weiter fortschreitend bis zu den 40er Jahren, sagt Dr. Agata Zielinska, ein Zellbiologe an der Max-Planck-Institut für Biophysikalische Chemie in Göttingen, Deutschland.

„Es war gedacht, dass die Dinge begannen schief zu gehen um das Alter 35/36, und Sie sicher waren, bevor Sie dann, aber wir haben festgestellt, dass die Chromosomen-Struktur verschlechtert sich zunehmend“, sagte Dr. Zielinska. „Fehler sind detectible aus den frühen 20er Jahren und im Alter von 35/36 sind Sie so ausgeprägt, Sie wirklich anfangen, Sie zu sehen. So die Uhr tickt ständig.“

Fruchtbarkeit Probleme, die ein ständig wachsendes problem auf der ganzen Welt. Die World Health Organisation (WHO) schätzt, dass einer in 10 Paare Kämpfe zu begreifen. Wie der trend für Frauen zu verzögern, Mutterschaft weiterhin einige Wissenschaftler hoffen, zu beheben, die biologischen Mechanismen, die zur Untermauerung der Unfruchtbarkeit.

Für ein Projekt namens ChromOocyte Leitung von principal investigator Dr. Melina Schuh, Dr. Zielinska war Teil einer Mannschaft, die dargelegt, um zu entdecken, warum genetische Störungen beeinträchtigt, etwa ein hoher Anteil der alternden menschlichen Eizellen oder Eizellen, was in Fehlgeburten, Geburtsfehlern und Unfruchtbarkeit. DNA oder chromosomale Fehler gefunden werden in 50-70% der älteren Menschen Eier, zusammen mit 20% der Eier, die von Frauen in Ihren frühen 20er Jahre, sagt Dr. Zielinska.

Eine wachsende Zahl von trisomic die Feten, die haben 47 Chromosomen anstelle von 46, wurden in den letzten zehn Jahren. Down-Syndrom, Edwards-Syndrom und Patau-Syndrom sind die häufigsten Formen der Trisomie.

„Wir wollten sehen, was passiert auf zellulärer Ebene, so dass es letztendlich möglich wäre, um Werkzeuge zu entwerfen, zu korrigieren (oder zu verhindern), diese Fehler und beseitigen Aneuploidie (die Anwesenheit von eine abnorme Anzahl von Chromosomen in der Eizelle),“ sagte Dr. Zielinska.

Meiose

In einer Studie, begonnen am Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology in Cambridge, UK, und endete Anfang dieses Jahres in Göttingen, Dr. Schuh das team war in der Lage zu tun, etwas noch nie dagewesenes. Mit super-high-resolution-Kameras, die beleuchten, mikroskopische Strukturen, die Sie in der Lage waren, zu studieren und zu dokumentieren live-menschliche Eizellen, die im Moment vor der Befruchtung, da diese Zellen sausen im Hinblick auf die Vollendung der Meiose.

Meiose ist die zwei-Schritt-division Prozess gipfelte in der Befruchtung ein gamet—Reife sex-Zelle. Die zweite Meiotische Schritt beginnt, wenn ein ei verlässt den Eierstock und nimmt mehrere Stunden in den Menschen. Dieser Prozess hat lange gewesen betrachtet als Fehler-anfällig, aber bis jetzt war es nicht vollständig verstanden, warum.

In der Meiose eine Zelle mit zwei Sätzen von Chromosomen, einen sogenannten diploiden Zelle ist, spaltet die DNA in der Hälfte, bilden neue Zellen mit der Hälfte der Anzahl von Chromosomen. Bei erfolgreicher Befruchtung, eine geteilte Eizelle schließt sich einer Sperma-Zelle, die Sie auch teilen Ihrer DNA. Die Aufgabe der Aufteilung der sex-Zelle DNA fällt auf einer protein-Struktur, die so genannte Spindel, die Bindung zu ‚Griffe‘ auf den Chromosomen genannt kinetochores. Durch ziehen an diesen Griffen ist die Spindel zieht Chromosom-Stränge in entgegengesetzte Richtungen, als sich das ei teilt.

nullTo machen Sie sich bereit für eine Befruchtung, die DNA in einem menschlichen ei ist in zwei geteilt, wenn ein protein-Struktur genannt, ist eine Spindel (in rosa) bindet an kinetochores (weiß) auf den Chromosomen (blau) und zieht Sie auseinander. Bild-Kredit—Dr. Agata Zielinska, MRC Laboratory of Molecular Biology

Die ChromOocyte team erfasst Chromosom Verschlechterung im detail. Durch das Filmen und fotografieren die Momente vor der Befruchtung, das team festgestellt, dass die Spindel ist ‚unstable‘ in der menschlichen Eizellen und oft hängt sich falsch zu Chromosom-Stränge, immer so mit dem Alter, was zu Fehlern im Erbgut, so Dr. Schuh.

Experimente an Mäusen haben gezeigt, dass die Funktion des kinetochores verschlechtert sich mit dem Alter. „In Jungen (Menschen -) Frauen, finden Sie zwei Griffe nah beieinander, in der Nähe der Mitte des Chromosoms, aber als Sie älter werden, werden die Griffe trennen,“ sagte Dr. Zielinska. „Dies trägt dazu bei, die Spindel nicht in der Lage, richtig zu befestigen und dann missegregation der Chromosomen Auftritt.“

Im Laufe des Projekts, das team beobachtet, dass altersbedingte Fehler, die wurden weit häufiger bei Menschen als bei Mäusen. „In den Frauen—auch junge Frauen in den frühen 20er Jahren—diese Griffe sind auch schon ziemlich auseinander. Und der Grad der Verschlechterung ist viel höher, als die Frau immer älter wird,“ sagte Dr. Zielinska.

Aneuploidie, wo es eine abnorme Anzahl von Chromosomen, in den meisten Fällen verbunden mit dieser, sagt Sie.

Cohesin

Cohesin ist ein anderer Zelle-Komponente, die die Wissenschaftler vermuten, möglicherweise verantwortlich für die chromosomale Fehler, die sich in einer alternden Eizelle. Cohesin ist ein protein-Komplex, der hält, Schwester-Chromosomen zusammen, bis das ei bereit ist zu teilen hat seine DNA vor der Befruchtung. Es ist der Besondere unter den Proteinen in, dass er bleibt während seiner gesamten Lebensdauer. Es bildet sich an den Anfang des Lebens—Säugetiere erstellen Sie Ihren gesamten pool an unreifen Eizellen, bevor Sie geboren werden, und Soldaten ohne regeneration bis eine Eizelle verlässt den Eierstock zu Beginn seiner Reise durch den Eileiter.

„Es ist ein Rätsel, wie cohesin können immer noch binden die Chromosomen, stoppen, fallen Sie nicht auseinander, bei einer Frau mit 40,“ sagte Dr. Kikue Tachibana, principal investigator der ChromHeritance Projekt. „Wie muss ein protein-Komplex, der beginnt, seine Funktion in der fetalen Entwicklung, so dass für eine so lange Zeit?“

Wie es passiert, cohesin nicht unfehlbar ist. Allmählich fällt Weg, wodurch der Abbau der Chromosomen—ein molekularer Prozess ist, dass Dr. Tachibana wurde die Untersuchung in Ihrem Labor am Institut für Molekulare Biotechnologie in Wien, österreich. „Wir denken, dies ist eine der Ursachen des „maternal age effect“,“, sagte Dr. Tachibana.

Dr. Tachibana ist zu hoffen, dass Ihre Forschung führt schließlich zu klinischen Interventionen, die sicherstellen, dass Chromosomen getrennt, genau an der Meiose. „Wir testen eine neue Hypothese über cohesin Verschlechterung, die möglicherweise Einblicke in das, was löst das einfrieren von Eizellen Altern“, sagte Sie.

Genetische Neuprogrammierung

Ein weiteres Ergebnis von Dr. Tachibana ‚ s lab beinhaltet väterlichen DNA, und mögliche Fehler, die schleichen sich ein wie das ist, reorganisiert im befruchteten ei. In den Stunden nach der Befruchtung, die ein-Zell-embryo geht durch einen Prozess der genetischen Umprogrammierung, das vergessen seiner Geschichte, die wie ein ei oder eine Samenzelle und beginnen ein neues Leben als einem ganzen Organismus.

Diese Neuprogrammierung ist von grundlegender Bedeutung, um den Beginn des Lebens für alle sexuell reproduzierenden Arten, aber wie genau die DNA wird umstrukturiert, bleibt weitgehend unbekannt. Dr. Tachibana ‚ s Arbeit hat begonnen zu erklären, einige der Geheimnisse rund um diese Mechanismen.

Sie war daran interessiert, zu testen, auf die Idee, dass Tränen treten in das väterliche DNA als ein wesentlicher Teil dieser Neuprogrammierung, und dass die mütterlichen DNA leitet die surveillance-system registriert und dann Reparatur dieser Läsionen.

„Wir (genetisch), knocked out, der DNA-Reparatur-Maschinerie (in Maus-Eizellen) und entdeckt, dass in der Tat, es ist an der DNA-Reparatur, die während dieses Prozesses, und die zygote (die befruchtete Eizelle) tatsächlich einen streng kontrollierten Mechanismus für die überwachung, die überwacht den gesamten Prozess,“ Dr. Tachibana sagte. Sie fügt hinzu, dass es keine weitere Entwicklung der zygote, es sei denn, diese Risse repariert werden.

Das team ist noch nicht untersuchten den Zusammenhang zwischen Alterns-und Umprogrammierung, Dr. Tachibana sagt.