Solo una de cada tres fertilizaciones conduce a un embarazo exitoso. Muchos embriones no progresan más allá del desarrollo temprano. Biólogos celulares del Instituto Max Planck MPI de Química Biofísica en Göttingen Alemania, junto con investigadores del Instituto de Animales de GranjaLa genética de Mariensee y otros colegas internacionales han desarrollado un nuevo sistema modelo para estudiar el desarrollo embrionario temprano. Con la ayuda de este sistema, descubrieron que a menudo ocurren errores cuando el material genético de cada padre se combina inmediatamente después de la fertilización. Esto se debe aun proceso notablemente ineficiente.
Las células somáticas humanas suelen tener 46 cromosomas, que en conjunto llevan la información genética. Estos cromosomas se unen primero en la fertilización, 23 del esperma del padre y 23 del óvulo de la madre. Después de la fecundación, los cromosomas parentales existen inicialmente en doscompartimentos, conocidos como pronúcleos. Estos pronúcleos se mueven lentamente uno hacia el otro hasta que entran en contacto. Luego, las envolturas pronucleares se disuelven y los cromosomas parentales se unen.
La mayoría de los embriones humanos, sin embargo, terminan con un número incorrecto de cromosomas. Estos embriones a menudo no son viables, lo que hace que la unificación errónea del genoma sea una de las principales causas de aborto espontáneo e infertilidad.
"Aproximadamente entre el 10 y el 20 por ciento de los embriones que tienen un número incorrecto de cromosomas son el resultado de que el óvulo ya contiene muy pocos o demasiados cromosomas antes de la fertilización. Esto ya lo sabíamos", explica Melina Schuh, directora del MPI de Química Biofísica.. "Pero, ¿cómo surge este problema en tantos embriones más? El momento inmediatamente posterior a la unión del espermatozoide y el óvulo, la llamada etapa cigoto, parecía ser una fase extremadamente crítica para el desarrollo del embrión. Queríamos averiguarlopor qué este es el caso ".
Perspectivas de un nuevo modelo de sistema
Para sus investigaciones, los científicos analizaron videos microscópicos de cigotos humanos que habían sido registrados por un laboratorio en Inglaterra. Además, se propusieron encontrar un nuevo organismo modelo adecuado para estudiar en detalle el desarrollo embrionario temprano ". Junto con nuestros socios de colaboración enEn el Instituto de Genética de Animales de Granja, desarrollamos métodos para estudiar embriones bovinos vivos, que se parecen mucho a los embriones humanos ", explica Tommaso Cavazza, científico del departamento de Schuh." El momento de las primeras divisiones celulares es comparable en embriones humanos y bovinos. Además, la frecuencia de la distribución incorrecta de los cromosomas es aproximadamente la misma en ambos sistemas ". Otra ventaja de este sistema modelo es: los científicos obtuvieron los huevos a partir de los cuales se desarrollaron los embriones bovinos a partir de los desechos del matadero, por lo que no hubo que sacrificar animales adicionales.
El equipo de Schuh fertilizó los huevos bovinos in vitro y luego usó microscopía de células vivas para rastrear cómo se une el material genético de los padres. Descubrieron que los cromosomas de los padres se agrupan en la interfaz entre los dos pronúcleos. En algunos cigotos, sin embargo, los investigadores notaronque los cromosomas individuales no lo hicieron. Como resultado, estos cromosomas se 'perdieron' cuando los genomas parentales se unieron, dejando los núcleos resultantes con muy pocos cromosomas. Estos cigotos pronto mostraron defectos de desarrollo.
"La agrupación de cromosomas en la interfaz pronuclear parece ser un paso extremadamente importante", explica Cavazza. "Si la agrupación falla, los cigotos suelen cometer errores que son incompatibles con el desarrollo de un embrión sano".
Depende de un proceso ineficiente
¿Pero por qué los cromosomas parentales a menudo no se agrupan correctamente? Los investigadores de Max Planck también pudieron descubrir eso, como informa Cavazza: "Los componentes del citoesqueleto y la envoltura nuclear controlan el movimiento cromosómico dentro de los pronúcleos. Curiosamente, estos elementos tambiéndirigir los dos pronúcleos el uno hacia el otro. Por lo tanto, estamos tratando con dos procesos estrechamente relacionados que son esenciales, pero que a menudo salen mal. Por lo tanto, el que un embrión se desarrolle de manera saludable o no depende de un proceso notablemente ineficiente ".
Los hallazgos de los científicos también son relevantes para la fertilización in vitro en humanos. Se ha discutido durante algún tiempo si la acumulación de los llamados nucleolos en la interfaz pronuclear en cigotos humanos podría usarse como un indicador de la posibilidad de éxitofertilización. Los cigotos en los que todos estos componentes pronucleares se agrupan en la interfaz tienen más posibilidades de desarrollarse con éxito y, por lo tanto, podrían usarse preferentemente para el tratamiento de fertilidad ". Nuestra observación de que los cromosomas deben agruparse en la interfaz para garantizar un desarrollo embrionario saludable respalda esta seleccióncriterio ", dice Schuh.
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Materiales proporcionado por Max-Planck-Gesellschaft . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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