Генетическая работа может привести к прогрессу в лечении женского бесплодия

Ученые из Принстона идентифицировали гены, ответственные за контроль репродуктивной продолжительности жизни у червей, и обнаружили, что они могут контролировать гены, регулирующие сходные функции у людей.

Исследование предполагает, что в будущем ученые смогут разработать способы поддержания фертильности у людей. Это позволит женщинам, желающим отложить рождение детей, сохранить эту способность, продлить репродуктивный период и предотвратить врожденные дефекты, связанные с возрастом матери.

Исследование под руководством Колин Мерфи, доцента молекулярной биологии и Института интегративной геномики Льюиса-Сиглера, было опубликовано 15 октября в журнале Cell.

Цель — сохранить здоровье ооцитов

«Можно ли дать человеку в возрасте около 35 лет препарат или добавку, которая сохранит здоровье его ооцитов (незрелых яйцеклеток)? Вот в чем цель», — сказала Мерфи. Этот подход, по ее словам, аналогичен приему фолиевой кислоты беременными женщинами для предотвращения развития расщепления позвоночника у плода.

У людей репродуктивное старение вызывает проблемы с качеством производимых яйцеклеток примерно за десятилетие до истощения их запаса. Это может привести к выкидышам и хромосомным аномалиям. «У людей это говорит о том, что ограничивающим фактором является качество, а не количество», — отметила Мерфи. «Вопрос был в том, верно ли то же самое для червей. И ответ — да».

Общие гены у червей и людей

«Мы обнаружили, что существует множество общих генов у червей и людей с точки зрения их репродуктивных качеств, — сказала Мерфи. — Так что это не только о червях и их размножении».

В исследовании ученые стремились понять, что происходит с круглыми червями C. elegans при наступлении репродуктивного старения. Они сравнили уровни активности генов у нормальных червей и у мутантных червей, которые производят яйца до старости. Они обнаружили, что комплекс генов, важных для репродукции человека, более активен во второй группе. Эти гены влияют на способность яйцеклеток к оплодотворению, правильное расхождение хромосом, устойчивость к повреждению ДНК и даже на форму яйцеклеток.

Сходства и различия моделей

И люди, и круглые черви размножаются примерно в течение одной трети или половины своей жизни. Но есть и различия. У людей весь запас яйцеклеток присутствует при рождении, а круглые черви производят их в течение жизни. У мутантных червей репродуктивный период длиннее, чем у обычных, но продолжительность жизни одинакова. В результате 13-дневные мутантные черви все еще размножаются, хотя их тела уже настолько деградировали, что не могут отложить оплодотворенные яйца.

Почему C. elegans — удобная модель

Мерфи ценит круглых червей, потому что их жизненный цикл удобен для изучения проблем старения. Они живут около двух недель. От яйца до взрослой особи им требуется два с половиной дня. Затем они размножаются около четырех дней. Даже если их продолжительность жизни или репродуктивный цикл удвоить с помощью генетических манипуляций, за ними все еще можно наблюдать в разумные для ученого сроки.

Исследования Мерфи на C. elegans уже привели к важным открытиям в контроле над процессом старения. Например, в мае исследовательская группа под ее руководством сообщила о первых доказательствах того, что уменьшение калорийности рациона и изменение активности гормона инсулина у круглых червей влияет на когнитивные функции. Эти результаты важны для разработки методов лечения, которые одновременно помогают людям жить дольше и предотвращают devastating потерю памяти, так часто сопровождающую старение.

C. elegans — один из простейших организмов, обладающих нервной системой. Ученые уже картировали каждый нейрон в их теле. Они стали первыми многоклеточными организмами, чей геном был полностью секвенирован.

Эти питающиеся бактериями черви длиной около 1 мм обитают в умеренной почвенной среде, например, в садах и компостных кучах. Ученые любят изучать их, потому что их дешево разводить и можно замораживать. Несмотря на многоклеточность, черви достаточно просты для детального изучения. Они прозрачны, что позволяет ученым наблюдать их развитие с такой детализацией, что им удалось отследить судьбу каждой клетки, произведенной при рождении.