Prvá mitóza základom správneho vývoja embrya
Je skôr výnimkou, keď prestížny časopis Nature Communications prijme prácu stredoeurópskych autorov. Koncom júla 2024 bol publikovaný článok brnianskych vedcov Zygotic spindle orientation defines cleavage pattern and nuclear status of human embryos. Len zhruba každé tretie počaté ľudské embryo je schopné dať vzniknúť tehotenstvu, ktoré je zakončené pôrodom živého novorodenca. Aktuálny výskum poodhaľuje tajomstvo, prečo sú niektoré embryá „úspešnejšie“.
„V publikovanej práci sme sa zaoberali štúdiom prvého embryonálneho delenia, ktoré sa odohráva krátko po oplodnení. Ide o kľúčový vývojový moment, kedy sa materské a otcovské chromozómy prvýkrát stretávajú a nová kombinácia genetickej informácie musí byť rovnomerne distribuovaná do dvoch dcérskych buniek. Ich ďalším delením potom vzniká celý nový organizmus,“ približuje problematiku prvý autor publikovanej štúdie MUDr. Volodymyr Porokh z Ústavu histológie a embryológie Lekárskej fakulty Masarykovej univerzity. „Zistili sme, že priestorová orientácia bunkového delenia oplodneného vajíčka nie je náhodná a významne ovplyvňuje šancu na úspešný embryonálny vývoj.“
Brnenský interdisciplinárny tím využil na štúdium základných biologických procesov časozberné záznamy preimplantačného embryonálneho vývoja vytvorené na klinické účely v rámci IVF liečby. Neboli vykonané žiadne intervencie, iba pozorovania a analýzy anonymizovaných obrazových záznamov. Kľúčovým predpokladom pre realizáciu publikovanej štúdie bola spolupráca vedeckého a klinického laboratória.
Výsledky publikovanej štúdie opravujú učebnicové schémy. Tie vychádzajú z dát získaných pozorovaním myšej reprodukčnej biológie, ktorá sa však od tej ľudskej značne líši. Prvá embryonálna mitóza predstavuje východiskový bod pre vývoj nového jedinca. U mnohých živočíšnych druhov zaisťuje presnosť prvého embryonálneho delenia prísna kontrola. Prvá mitóza u ľudí je však často chybná a môže narušiť/ukončiť vývoj embrya. Na vymedzenie časopriestorovej organizácie prvého mitotického delenia typického pre normálny vývoj ľudského embrya autori systematicky analyzovali unikátny časozberný súbor 300 IVF embryí, z ktorých sa vyvinuli zdraví novorodenci. Vzorec zygotického delenia týchto najkvalitnejších embryí bol porovnaný s ich „súrodencami“, ktoré sa nepodarilo implantovať alebo sa zastavili počas fázy delenia.
Ukazuje sa, že geometria vretenkového aparátu definuje orientáciu bunkového delenia. Vytvorenie vretienka, ktoré zaisťuje delenie kolmo k smeru (900) vzhľadom na juxtapozíciu pronukleí, je najvýhodnejšie a podporuje presné zygotické delenie. Alternatívne konfigurácie prvej mitózy (pozdĺžne 0 – 30° alebo stredné 30 – 60°) sú spojené so zníženým zhlukovaním jadierok a s prítomnosťou viacerých jadier v dvojbunkovom štádiu, ktoré sú častejšie u žien vo veku nad 35 rokov.
Súhrnne tieto údaje naznačujú, že orientácia vretienka prvého delenia predurčuje ľudské embryá ku genetickej (ne)stabilite a môže prispievať k aneuploidii a neplodnosti súvisiacim s vekom.
Autori štúdie zároveň upozorňujú na to, že niektoré chyby prvej embryonálnej mitózy môžu byť neskôr vo vývoji opravené (najmä aneuploidia). Tieto pozorovania majú aj praktický vplyv, pretože menia pohľad na znaky, ktoré boli až doteraz považované za negatívne ukazovatele kvality IVF embryí.
Zdroj:
Porokh V, Kyjovská D, Martonová M, et al. Zygotic spindle orientation defines cleavage pattern and nuclear status of human embryos. Nat Commun 2024;15:6369. https://doi.org/10.1038/s41467-024-50732-z, publikované 29. 7. 2024