Нове дослідження проливає світло на дивовижну здатність людських яйцеклітин, які, схоже, захищені від певних вікових змін, що зазвичай спостерігаються в інших тканинах організму. Ця праця, оприлюднена 6 серпня в авторитетному науковому журналі «Science Advances», не розкриває механізм цього захисту, але висвітлює разючу відмінність між мітохондріями — справжніми енергетичними станціями клітин — виявленими у крові та слині дорослих жінок, і тими, що містяться в їхніх яйцеклітинах. Мітохондрії мають власну унікальну ДНК, і з віком ця ДНК мутує. Однак, схоже, існує виняток з цього правила щодо мітохондрій у людських яйцеклітинах.
Мутації в мітохондріальній ДНК (мтДНК) не завжди є шкідливими, але в деяких випадках вони можуть спричиняти важкі захворювання, що впливають на здатність організму виробляти та використовувати енергію. Ці стани можуть бути небезпечними для життя, а затверджених методів лікування поки що немає. Зазвичай терапія зосереджена на полегшенні симптомів, а не на усуненні першопричини. Тому вкрай важливо розуміти, чи накопичують мітохондрії в яйцеклітинах більше мутацій з віком, оскільки це може підвищити ризик таких захворювань у майбутніх дітей.
Ці відкриття потенційно можуть стати чинником для обговорення при плануванні сім’ї. Наприклад, якби ризик мутацій мітохондрій, що спричиняють хвороби, був надзвичайно високим у літніх яйцеклітинах, це могло б стати аргументом для заморожування яйцеклітин у молодшому віці. Про це повідомила Live Science в електронному листі Барбара Арбайтгубер, керівниця дослідницької групи в Університеті Йоганна Кеплера в Лінці, Австрія – одному з провідних університетів Австрії, відомому своїми дослідженнями в галузі природничих наук та інженерії, а також одна зі співавторок дослідження.
Проте мітохондрії — не єдиний чинник, що впливає на якість яйцеклітин, оскільки відомо, що яйцеклітини погіршуються іншими способами з віком. І що особливо важливо, це нове дослідження “не надає прямої інформації щодо репродуктивних втручань, оскільки це не було метою нашої роботи”, — підкреслила Арбайтгубер.
“Застосовувати ці висновки у клінічній практиці передчасно”, — зазначила інша співавторка дослідження, Катерина Макова, професорка біології Пенсильванського державного університету (один з найбільших публічних університетів США, розташований у штаті Пенсильванія), у своєму електронному листі до Live Science. Вона додала: “Наші результати мають бути відтворені на більшій кількості жінок та підтверджені в інших людських популяціях”.
Яйцеклітини: частково захищені від вікових змін
Дослідження свідчать, що у старшому віці яйцеклітини все ж накопичують нові мутації у своїх хромосомах — ДНК, що міститься в клітинному ядрі. Є докази того, що старші ооцити, або яйцеклітини, гірше відновлюють пошкодження ДНК, ніж молодші. Крім того, вагітності, які настають у віці матері від 35 років і старше, асоціюються з вищою частотою хромосомних аномалій, ніж вагітності у молодшому віці. Це частково пов’язано зі змінами в яйцеклітинах, які збільшують ймовірність наявності аномальної кількості хромосом при дозріванні.
(Варто зазначити, що похилий вік батька також підвищує частоту генетичних аномалій у потомства, тому сперматозоїди — не тільки яйцеклітини — також сприяють цьому мутаційному тягарю.)
Однак, хоча вплив старіння на хромосомну ДНК у яйцеклітинах та сперматозоїдах досить добре вивчений, розуміння того, що відбувається з ДНК у мітохондріях яйцеклітин з віком, є менш чітким.
“Щодо людських ооцитів, попередні дані були суперечливими”, — пояснила Арбайтгубер. Методи, що використовувалися для аналізу ДНК у тих попередніх дослідженнях, були недостатньо точними, щоб встановити справжню частоту мітохондріальних мутацій. Натомість Арбайтгубер та її колеги застосували підхід, відомий як дуплексне секвенування — інноваційний метод секвенування ДНК, що дозволяє значно знизити рівень помилок і підвищити точність аналізу.
Для дослідження вони залучили 22 жінок віком від 20 до 42 років, які проходили процедуру екстракорпорального запліднення (ЕКЗ). ЕКЗ є поширеною репродуктивною технологією, при якій запліднення яйцеклітин відбувається поза тілом жінки. У кожної учасниці були проаналізовані зразки крові та слини, а також від однієї до п’яти ооцитів. Загалом дослідники оцінили 80 яйцеклітин від 22 жінок.
У всіх зразках крові, слини та яйцеклітин мітохондрії яйцеклітин мали в 17–24 рази менше мутацій, ніж ті, що містилися в крові та слині. І ця відносно низька частота мутацій залишалася стабільною. Кількість мутацій, виявлених у крові, найбільше збільшувалася з віком, потім у слині, тоді як у яйцеклітинах статистично значущого збільшення кількості мутацій не спостерігалося.
Коли команда зосередилася на тих небагатьох мутаціях, що все ж з’являлися в яйцеклітинах, вони виявили, що ці мутації з меншою ймовірністю впливають на ділянки ДНК, раніше пов’язані з хворобами, ніж мутації, виявлені в крові та слині.
“Добра новина полягає в тому, що, на відміну від того, що відбувається в інших тканинах тіла, таких як кров або слина… людські ооцити не накопичують більше мутацій з віком жінок, принаймні у віці від 20 до 42 років”, — прокоментував Філіппо Замбеллі, провідний консультант служби репродуктивної медицини TRT Consultancy у Барселоні, Іспанія (велике портове місто та столиця автономної спільноти Каталонія, відома своєю архітектурою та історією), Центру наукових медіа (незалежна прес-служба, що надає наукові коментарі журналістам). Замбеллі, який не брав участі в цьому дослідженні, додав: “Це свідчить про те, що мтДНК в ооцитах захищена від старіння та його потенційного негативного впливу на клітинну функцію”.
“Загалом, це дослідження є обнадійливим для людей, які намагаються зачати дітей у пізнішому віці, оскільки, хоча хромосомні аномалії збільшуються з віком матері, принаймні вони не повинні очікувати вищого рівня мутацій у своїй мтДНК”, — сказав він. Однак, Замбеллі також зазначив, що це дослідження включало лише 22 особи, тому результати потребують підтвердження у більших дослідженнях.
Наступні кроки досліджень
До цього нового дослідження ті ж самі вчені вивчали мітохондріальні мутації у мишей та мавп. У мишей вони спостерігали збільшення мутацій мтДНК з віком як у яйцеклітинах, так і в інших тканинах тіла, наприклад, у м’язах. У мавп вони виявили, що мутації збільшувалися в яйцеклітинах та інших тканинах до досягнення приматами приблизно 9 років — що еквівалентно приблизно 27 рокам у людському віці. Після цього швидкість мутацій у яйцеклітинах стабілізувалася, тоді як інші частини тіла накопичували все більше змін у ДНК.
“Можливо, це також стосується і людей”, — припустила Арбайтгубер, маючи на увазі, що яйцеклітини можуть накопичувати деякі мітохондріальні мутації на ранніх етапах життя, а потім зупинятися в певний момент.
Їхнє нове дослідження було дещо обмеженим, оскільки вони отримували яйцеклітини від людей, які проходили ЕКЗ, тому “ми були обмежені віком осіб, які звертаються до такої клініки”, — додала вона. У майбутньому, за її словами, було б цікаво проаналізувати яйцеклітини молодших вікових груп та дослідити покоління, від матерів до дітей.
Наразі дослідники не знають, як мітохондріальна ДНК у яйцеклітинах зберігається з часом, тоді як інші тканини мутують. “Це відкрите питання”, — сказала Арбайтгубер. У своїй статті команда припустила, що може існувати процес, який допомагає усувати шкідливі мутації з ДНК ооцитів, але для підтвердження цієї ідеї знадобляться додаткові дослідження.
