В ноябре в научном журнале Nature Aging были опубликованы результаты исследования, предлагающего новый подход к изучению старения яйцеклеток. Актуальность работы обусловлена демографическими тенденциями: в США наблюдается снижение числа родов среди женщин моложе 30 лет, в то время как количество родов в возрастной группе старше 30 лет растет. Однако женщины рождаются с ограниченным запасом яйцеклеток, которые остаются в яичниках десятилетиями, прежде чем овулировать, что создает биологические ограничения для отложенного материнства.
Основной медицинской проблемой, с которой сталкиваются женщины с возрастом, является анеуплоидия — наличие аномального количества хромосом в яйцеклетке (норма составляет 46). Это состояние ведет к бесплодию, потере беременности, генетическим нарушениям, тяжелой инвалидности или смерти детей. Риск анеуплоидии начинает заметно расти в возрасте 30 лет, увеличивается почти экспоненциально к 35 годам и совершает резкие скачки в 40 и 45 лет. Биологически это связано с ослаблением «молекулярного клея», который удерживает вместе сестринские хроматиды внутри хромосом.
Биньям Могесси, старший автор исследования и доцент Медицинской школы Йельского университета, подчеркивает несправедливость женского репродуктивного старения по сравнению с мужским. Он отмечает, что возможность продления фертильности даже на несколько лет имела бы колоссальное значение. Для изучения этих процессов исследователи использовали яйцеклетки мышей, что позволяет избежать этических проблем и временных ограничений, связанных с изучением старения человеческих яйцеклеток.
Чтобы выяснить причины резкого роста хромосомных ошибок после 30 лет, ученые разработали новый инструмент, использующий систему редактирования генов CRISPR и высокоразрешающую замедленную микроскопию. Целью воздействия стал белок REC8 — критически важный компонент молекулярного клея. Исследователи внедрили в REC8 своеобразный «переключатель»: при его активации белок начинает разрушаться, что позволяет точно контролировать степень его распада и имитировать естественное старение.
Ключевым преимуществом новой методологии является скорость и точность. Естественный процесс старения занимает годы у животных и десятилетия у людей, тогда как новый инструмент воспроизводит этот процесс всего за 60–90 минут. Это выгодно отличает метод от предыдущих трудоемких способов, требующих инъекций антител в яйцеклетки, и дает возможность точной настройки уровня белка для экспериментов.
В ходе исследования ученые обнаружили конкретный порог потери белка REC8, при достижении которого частота ошибок внезапно возрастает. Однако деградация только REC8 не объясняла весь масштаб снижения фертильности. Воздействуя на другие белки и нити, участвующие в разделении хромосом, команда пришла к выводу о «синергетическом сбое». Резкий скачок ошибок у женщин в возрасте 30 и 40 лет вызван одновременным отказом нескольких частей механизма разделения хромосом, а не только ослаблением молекулярного клея.
Беттина Михалас, постдокторант Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее, не участвовавшая в исследовании, высоко оценила новую технологию. В своем независимом экспертном комментарии она отметила элегантность инструмента и его способность точно «разбирать» механизмы старения. По ее мнению, мышиная модель на данный момент является лучшей для таких исследований из-за невозможности проведения подобных экспериментов на людях.
В долгосрочной перспективе разработанный метод открывает путь к скринингу и тестированию потенциальных методов лечения. Ученые надеются научиться «поворачивать время вспять», помогая стареющим яйцеклеткам делиться с меньшим количеством ошибок, и разработать профилактические меры для клиник ЭКО (экстракорпорального оплодотворения). Как отмечают исследователи, продление репродуктивного окна всего на три года стало бы критически важным изменением для множества жизней.
Изображение носит иллюстративный характер
Основной медицинской проблемой, с которой сталкиваются женщины с возрастом, является анеуплоидия — наличие аномального количества хромосом в яйцеклетке (норма составляет 46). Это состояние ведет к бесплодию, потере беременности, генетическим нарушениям, тяжелой инвалидности или смерти детей. Риск анеуплоидии начинает заметно расти в возрасте 30 лет, увеличивается почти экспоненциально к 35 годам и совершает резкие скачки в 40 и 45 лет. Биологически это связано с ослаблением «молекулярного клея», который удерживает вместе сестринские хроматиды внутри хромосом.
Биньям Могесси, старший автор исследования и доцент Медицинской школы Йельского университета, подчеркивает несправедливость женского репродуктивного старения по сравнению с мужским. Он отмечает, что возможность продления фертильности даже на несколько лет имела бы колоссальное значение. Для изучения этих процессов исследователи использовали яйцеклетки мышей, что позволяет избежать этических проблем и временных ограничений, связанных с изучением старения человеческих яйцеклеток.
Чтобы выяснить причины резкого роста хромосомных ошибок после 30 лет, ученые разработали новый инструмент, использующий систему редактирования генов CRISPR и высокоразрешающую замедленную микроскопию. Целью воздействия стал белок REC8 — критически важный компонент молекулярного клея. Исследователи внедрили в REC8 своеобразный «переключатель»: при его активации белок начинает разрушаться, что позволяет точно контролировать степень его распада и имитировать естественное старение.
Ключевым преимуществом новой методологии является скорость и точность. Естественный процесс старения занимает годы у животных и десятилетия у людей, тогда как новый инструмент воспроизводит этот процесс всего за 60–90 минут. Это выгодно отличает метод от предыдущих трудоемких способов, требующих инъекций антител в яйцеклетки, и дает возможность точной настройки уровня белка для экспериментов.
В ходе исследования ученые обнаружили конкретный порог потери белка REC8, при достижении которого частота ошибок внезапно возрастает. Однако деградация только REC8 не объясняла весь масштаб снижения фертильности. Воздействуя на другие белки и нити, участвующие в разделении хромосом, команда пришла к выводу о «синергетическом сбое». Резкий скачок ошибок у женщин в возрасте 30 и 40 лет вызван одновременным отказом нескольких частей механизма разделения хромосом, а не только ослаблением молекулярного клея.
Беттина Михалас, постдокторант Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее, не участвовавшая в исследовании, высоко оценила новую технологию. В своем независимом экспертном комментарии она отметила элегантность инструмента и его способность точно «разбирать» механизмы старения. По ее мнению, мышиная модель на данный момент является лучшей для таких исследований из-за невозможности проведения подобных экспериментов на людях.
В долгосрочной перспективе разработанный метод открывает путь к скринингу и тестированию потенциальных методов лечения. Ученые надеются научиться «поворачивать время вспять», помогая стареющим яйцеклеткам делиться с меньшим количеством ошибок, и разработать профилактические меры для клиник ЭКО (экстракорпорального оплодотворения). Как отмечают исследователи, продление репродуктивного окна всего на три года стало бы критически важным изменением для множества жизней.
