Znajdź zawartość

Wystawienie komórek jajowych na wysokie stężenia nasyconych kwasów tłuszczowych, jak ma to miejsce w jajnikach kobiet otyłych i cierpiących na cukrzycę typu 2., upośledza rozwój zarodka (PLoS ONE). Naukowcy z Antwerpii, Hull i Madrytu stwierdzili, że u krów embriony powstające z jaj wystawionych na oddziaływanie wysokiego stężenia nasyconych kwasów tłuszczowych mają mniej komórek, zmianie ulegają też ekspresja genów oraz aktywność metaboliczna. Wszystkie wymienione zjawiska są wskaźnikami zmniejszonej zdolności utrzymania się przy życiu. Specjaliści podkreślają, że choć studium prowadzono na komórkach jajowych krów, odkrycia mogą pomóc w wyjaśnieniu, czemu kobietom z zaburzeniami metabolicznymi, np. otyłością czy cukrzycą, trudniej zajść w ciążę. Pacjentki z tej grupy metabolizują więcej zmagazynowanego tłuszczu, co skutkuje wyższym stężeniem kwasów tłuszczowych w obrębie jajników, a te są toksyczne dla jaja przed owulacją. U krów możemy wywołać bardzo podobne zaburzenia metaboliczne prowadzące do zmniejszenia płodności, a szczególnie upośledzenia jakości jaj. Między innymi z tego powodu bydło jest tak interesującym modelem w badaniach nad ludzkim zdrowiem reprodukcyjnym – przekonuje szef zespołu badawczego, prof. Jo Leroy z Uniwersytetu w Antwerpii. Wiemy z wcześniejszych badań, że wysokie stężenie kwasów tłuszczowych może wpłynąć na rozwój komórek jajowych w jajnikach, ale teraz po raz pierwszy wykazaliśmy, że ten negatywny wpływ rozciąga się również na przeżywalność zarodka. Veerle Van Hoeck, doktorantka z Antwerpii, badała embriony 8 dni po zapłodnieniu. Znajdowały się one wtedy w stadium blastocysty, składającej się z ok. 70-100 komórek. Akademicy przyglądali się m.in. aktywności metabolicznej zarodka, czyli temu, jakie związki pobierał ze środowiska oraz jakie i w jakich ilościach wydalał. Najbardziej żywotne embriony, te, które z największym prawdopodobieństwem prowadziły do udanej ciąży, cechowały się spokojnym, mniej nasilonym metabolizmem, zwłaszcza w odniesieniu do aminokwasów. Tam, gdzie komórka jajowa była eksponowana na duże stężenia kwasów tłuszczowych, zarodek wykazywał nasilony metabolizm aminokwasów, a także zmienione zużycie tlenu, glukozy oraz mleczanów – wszystko to wskazuje na upośledzenie regulacji metabolizmu i zmniejszoną żywotność – wyjaśnia dr Roger Sturmey z Uniwersytetu w Hull. Leroy dodaje, że takie embriony wykazują zwiększoną ekspresję genów związanych ze stresem komórkowym. Choć wyższy poziom kwasów tłuszczowych nie zatrzymuje rozwoju zarodka na etapie dwóch komórek, następuje widoczne zmniejszenie liczby komórek zdolnych do przekształcenia się w blastocystę. Na kolejnych etapach badań akademicy zamierzają sprawdzić, czy skutki wysokiego poziomu kwasów tłuszczowych są widoczne także po narodzinach.

Macica nie jest tylko pojemnikiem na dziecko. Co więcej, to ona w dużej mierze decyduje, które zarodki ulegną zagnieżdżeniu. Okazuje się, że kobiety z większą gotowością macicy łatwiej zachodzą w ciążę, ale i częściej dochodzi u nich do poronień (PLoS One). Jan Brosens z Imperial College London zauważył, że wiele kobiet, u których występowały wielokrotne poronienia, zachodziło w ciążę niezwykle szybko, tj. po 1-2 miesiącach prób. Brytyjczyk dodaje też, iż wyniki niektórych badań sugerowały, że zarodki zaimplantowane poza normalnym okresem receptywności macicy częściej ulegają poronieniu. Zespół pobrał komórki z macic kobiet, które poroniły i kobiet, u których nigdy do tego nie doszło. Naukowcy chcieli określić ekspresję regulującej gotowość macicy prokinetycyny-1 (PROK1; zwanej także endokrynnym czynnikiem wzrostu śródbłonka naczyń, ang. endocrine gland-derived VEGF) oraz poziom prolaktyny – hormonu stanowiącego marker tzw. decydualizacji, obejmującej wzrost nowych naczyń krwionośnych i pogrubienie ściany macicy. Okazało się, że ekspresja PROK1 była wyższa u kobiet, które poroniły, poza tym utrzymywała się ona dłużej, co sugeruje, że okienko implantacyjne ulegało w ich przypadku rozciągnięciu w czasie. Brytyjczycy ustalili także, że panie te wytwarzały mniej prolaktyny. Pogłębione badania wykazały, że nieprawidłowa decydualizacja negatywnie oddziaływała na sygnalizację między embrionem a macicą w okresie zagnieżdżania. Niewykluczone też, iż zaburzała proces tworzenia się łożyska. Wg Brosensa, macice kobiet, u których zachodzi opisywane zjawisko, są mniej wybiórcze, jeśli chodzi o zarodki i pozwalają na implantację nawet tych wadliwych. Później jednak i tak dochodzi do spontanicznego poronienia. Dotąd naukowcy i lekarze uważali, że poronienia są skutkiem defektów płodów, reakcji immunologicznej lub nieprawidłowego (nadmiernego) krzepnięcia u matki.

Intensywna przebudowa genomu, polegająca na wyrzucaniu z niego znacznych fragmentów DNA, to nie tylko domena prostych zwierząt, takich jak nicienie - udowadniają naukowcy z Uniwersytetu Waszyngtońskiego. Z przeprowadzonych przez nich badań wynika, że podobny proces zachodzi u minogów morskich - organizmów znacznie bardziej złożonych, należących, podobnie jak ludzie, do strunowców. Do odkrycia doszło przypadkowo podczas badań nad ewolucją systemu immunologicznego u zarodków minogów. Ku zaskoczeniu badaczy okazało się, że dochodzi w nich nie tylko do przetasowań w genomie komórek mających stać się w przyszłości elementami układu odpornościowego, lecz także w znacznych partiach materiału genetycznego innych komórek rozwijającego się embrionu. Dalsze badania wykazały, że wycięciu ulega aż do 20% informacji genetycznej komórek. Większość usuwanych odcinków była zlokalizowana poza genami, lecz odkryto także przypadki przemodelowania samych genów. Jak zaobserwowano, efektem tych zmian było znaczne przybliżenie tzw. sekwencji regulatorowych, czyli odcinków DNA odpowiedzialnych za kontrolowanie aktywności genów, do sekwencji kodujących cząsteczki ważne dla rozwoju wzrastającego organizmu. Dotychczas nie ustalono, jak dokładnie zachodzi opisywany proces. Wiadomo jedynie, że jest on uruchamiany po powstaniu kilku pierwszych komórek zarodkowych i zachodzi wieloetapowo w stosunkowo długim czasie. Nie prowadzi on jednak do zmiany materiału genetycznego komórek, z których w dojrzałym organizmie mają powstać komórki rozrodcze. Zapewnia to ciągłość linii rozwojowej i wysoki stopień podobieństwa pomiędzy komórkami rozrodczymi wytwarzanymi przez kolejne pokolenia minogów. Badacze z Waszyngtonu nie wiedzą także, czemu dokładnie służy tak radykalna przebudowa genomu. Wiele wskazuje jednak na to, że zmiana położenia sekwencji regulatorowych względem genów ma za zadanie aktywację genów odpowiedzialnych za nabieranie przez poszczególne populacje komórek cech pozwalających im na funkcjonowanie we wzrastającym organizmie. Autorzy odkrycia utrzymują, że jest to pierwsza obserwacja tak głębokich zmian w genomie strunowca. Ich zdaniem dokładne poznanie zasad rządzących tym procesem pozwoli na lepsze zrozumienie mechanizmów chroniących genom przed uszkodzeniami oraz dostarczy istotnych informacji na temat molekularnych podstaw ewolucji.

Wytwarzanie hybrydowych zarodków ludzko-zwierzęcych, uzyskiwanych z komórek jajowych zwierząt wzbogaconych o ludzkie DNA, uznawane jest za jeden z najważniejszych celów nowoczesnej biologii. Niestety, pomimo starań wielu naukowców, żadnemu zespołowi nie udało się jeszcze osiągnąć upragnionego celu. Wygląda na to, że mieszanie ze sobą komórek ludzkich i zwierzęcych nie programuje komórki jajowej poprawnie, tłumaczy lakonicznie dr Robert Lanza, badacz specjalizujący się w hodowli hybrydowych zarodków. Niestety, naukowiec nie potrafi wyjaśnić, dlaczego tak się dzieje, choć geny odpowiedzialne za rozwój embrionu wydają się działać prawidłowo. Próby wytwarzania międzygatunkowych zarodków podejmowane są od około dziesięciu lat. Jest o co walczyć: embriony takie byłyby doskonałym źródłem komórek macierzystych, zaś badania na nich byłyby znacznie mniej kontrowersyjne od używania naturalnych embrionów ludzkich. Co więcej, organizmy samic wielu ssaków wytwarzają komórki jajowe w znacznie większej liczbie, niż ma to miejsce u kobiet. Aby wytworzyć hybrydowy embrion, teoretycznie wystarczy pobrać komórkę jajową dowolnego ssaka, usunąć z niej DNA i zastąpić je DNA ludzkiej komórki jajowej, a następnie zapłodnić ją przy użyciu ludzkiego plemnika. Niestety, w praktyce jest znacznie gorzej: zarodki ludzko-mysie obumierają już po pierwszym podziale komórkowym, zaś ludzko-krowie i ludzko-królicze - niewiele później. Mieliśmy piękne malutkie hybrydowe zarodki, lecz to wciąż nie działało, nieważne jak ciężko pracowaliśmy, żali się dr Lanza. Badacz nie złożył jednak broni i sięgnął po najnowszą broń: globalną analizę ekspresji genów, czyli metodę pozwalającą na monitorowanie aktywności praktycznie wszystkich genów obecnych w danej komórce w różnych fazach dojrzewania embrionu. Przeprowadzone przez dr. Lanzę analizy wykazały, że hybrydy ludzko-zwierzęce charakteryzują się zaburzeniami aktywności licznych genów, co prowadzi do przedwczesnego obumierania zarodków. Nie to jest jednak najdziwniejsze. Okazuje się, że obumierają także hybrydy ludzko-ludzkie, choć w ich przypadku sekwencja "uruchamiania" i "wyłączania" poszczególnych genów wydaje się zachodzić prawidłowo. Dlaczego? Tego, niestety, nie wie nikt...

Niektórzy twierdzą, że palenie papierosów "light" zmniejsza ryzyko powikłań związanych z pochłanianiem zawartych w nich toksyn. Okazuje się jednak, że to tylko złudzenie, przynajmniej z punktu widzenia zagrożenia dla płodu. Wiele substancji zawartych w [papierosach typu light] nie zostało przetestowanych, a niektóre są opisywane przez producentów jako bezpieczne, zauważa pracujący na Uniwersytecie Kalifornijskim prof. Prue Talbot, główny autor badań. Niestety, jak pokazują badania jego zespołu, rzeczywistość wygląda znacznie gorzej: nasze testy na myszach pokazują jasno, że te substancje niekorzystnie wpływają na reprodukcję oraz związane z nią procesy rozwojowe. Efekty najprawdopodobniej są identyczne w przypadku ludzi, co oznacza, że kobiety ciężarne są szczególnie narażone na efekty dymu z takich papierosów. Zespół prof. Talbota prowadził swoje testy na mysich zarodkowych komórkach macierzystych, które służyły jako model zarodka niezagnieżdżonego jeszcze w ściany macicy. Porównywano na nich wpływ dymu wydzielanego przez tradycyjne papierosy oraz ich wersję "light". Wykonano także osobną analizę dymu zasysanego przez filtr papierosa (miało to symulować aktywne wdychanie przez samego palacza) oraz tego wydzielanego z żarzącej się końcówki papierosa. Testy pokazują jasno, że każdy z badanych rodzajów używki wykazywał silne działanie toksyczne na niezagnieżdżone zarodki myszy, co objawiało się m.in. opóźnieniem i upośledzeniem ich rozwoju. W wyniku ekspozycji na dym dochodziło także do osłabienia zdolności komórek macierzystych do przylegania do białek tzw. macierzy pozakomórkowej (proces ten jest konieczny dla prawidłowego osadzenia się zarodka w macicy). W skrajnych przypadkach dochodziło nawet do całkowitego obumarcia zarodka. Co więcej, ku zaskoczeniu badaczy okazało się, że próbki dymu z papierosów typu "light" były bardziej szkodliwe od tego z papierosów tradycyjnych. Ten wynik był niespodziewany, ponieważ zgodnie z zapewnieniami takie produkty zawierają mniejsze ilości toksyn, uważa prof. Talbot. Dalsze testy wykazały, że dym wydostający się z końcówki papierosa (czyli ten wdychany przez biernych palaczy) był bardziej szkodliwy, prawdopodobnie ze względu na niższą temperaturę spalania tytoniu. Nie należy jednak zapominać, że sam palacz także wdycha tę trującą mgiełkę. Dalsze badania zespołu z Uniwersytetu Kalifornijskiego obejmą wykonanie analogicznych testów na komórkach ludzkich. Należąca do zespołu magistrantka Sabrina Lin rozpoczęła już wstępne eksperymenty, możemy więc liczyć, że już wkrótce opublikowane zostaną ich wstępne rezultaty.

Apoptoza, czyli samobójcza śmierć komórki, odgrywa rolę w szeregu istotnych procesów w organizmie. Badania na embrionach muszek owocówek wykazały kolejną rolę tego zjawiska: obumierające komórki kurczą się, przyciągając sąsiednie komórki i generując siły niezbędne do formowania powstających tkanek. Podczas rozwoju zarodka muszki owocówki (Drosophila melanogaster) istotnym etapem jest zamknięcie szczeliny po stronie jego grzbietu. Badacze z Duke University obserwowali ten proces przez około dziesięć lat (!), zanim udało się ostatecznie wyjaśnić, w jaki sposób zachodzi ten tajemniczy, doskonale zsynchronizowany proces. Jak się okazało, siły wymagane do "ściągnięcia" krawędzi otworu są generowane przez kurczenie się komórek apoptotycznych. Jak tłumaczy szef zespołu badającego to zagadnienie, prof. Dan Kiehart, komórki kurczące się w przebiegu apoptozy na skutek utraty wody generują siłę, która powoduje stopniowe zbliżanie się do siebie komórek położonych w pobliżu "kącika" szczeliny. Dzięki temu, że "samobójcze" komórki są rozproszone w całej tkance i stanowią aż 10% całej populacji komórek znajdujących się w tym miejscu, umożliwia to przeprowadzenie procesu w ściśle skoordynowany sposób. Co ciekawe, sam Kiehart jeszcze 8 lat temu twierdził, że jeśli jest to tylko 10 procent, można to zignorować. Na pomysł, że ginące komórki mogą powodować powstawanie oddziaływań mechanicznych, wpadł dr Yusuke Toyama - fizyk z wykształcenia, od pewnego czasu zajmujący się biologią. To on zaobserwował z użyciem barwników fluorescencyjnych i mikroskopu sprzężonego z laserem, że komórki znajdujące się w pobliżu krawędzi szczeliny pociągają za sobą kolejne, gdy same kurczą się w przebiegu apoptozy. Jak tłumaczy Toyama, oznacza to, że apoptoza nie jest zjawiskiem związanym z jedną komórką, lecz jest wzmacniana przez pięć do siedmiu otaczających komórek. Z obliczeń wynika, że siły generowane przez śmierć komórek stanowią od jednej trzeciej aż do połowy całkowitej wartości siły powstającej podczas zamykania szczeliny na grzbiecie embrionu D. melanogaster. Oczywiście nie są to, delikatnie mówiąc, siły spektakularne - ich wartość to około miliardowej części niutona - lecz w zupełności wystarczają do przeprowadzenia tego procesu. Badacze szacują, że podobne zjawisko może zachodzić także u organizmów wyższych, być może nawet u człowieka. Kiehart i Toyama postulują, że apoptoza może brać udział w procesach takich, jak gojenie ran czy formowanie się organów wewnętrznych. O sukcesie naukowców z Duke University informuje najnowszy numer czasopisma Science.

Po raz pierwszy w historii Wielkiej Brytanii wydano zgodę na tworzenie hybrydowych zarodków. Uczeni z Newcastle University i King’s College London mają prawo wyhodować ludzko-zwierzęce emrbiony. Human Fertility and Embryology Authority, po konsultacjach uznała, że takie badania spełniają wszystkie stawiane przez prawo warunki, a opinia publiczna nie ma nic przeciwko nim. Uczeni z obu instytucji chcą wprowadzić ludzkie DNA do niezapłodnionych zwierzęcych komórek jajowych. Akademicy z Newcastle mają szanse dowiedzieć się dzięki temu, w jaki sposób DNA programuje różne typy komórek we wczesnej fazie ich rozwoju. Ich koledzy z King’s College mają inny cel. Wykorzystane przez nich DNA będzie pobrane od pacjentów cierpiących na genetyczne choroby neurodegeneracyjne (np. chorobę Parkinsona). Dzięki temu chcą stworzyć całą linię komórek macierzystych zawierających wadliwe geny. Komórki te posłużą naukowcom do badania chorób neurodegeneracyjnych. Uczeni mówią, że wykorzystanie zwierzęcych komórek jest koniecznością, gdyż trudno jest zdobyć ludzkie komórki jajowe. Zgodę na tworzenie hybryd wydano wszak pod jednym warunkiem. Nie mogą one rozwijać się dłużej niż 14 dni. Po tym czasie komórki ludzkich embrionów zaczynają się różnicować.