Epigenetica spermei paterne ar putea oferi explicații pentru pierderile precoce în sarcină
Când o sarcină se încheie prematur și fără explicații, căutarea răspunsurilor începe de obicei cu mama. Lacey Luense vrea să afle ce rol ar putea avea sperma tatălui în acest proces.
Lacey Luense, profesor asistent în cadrul Departamentului de Științe Animale de la Texas A&M, studiază rolul masculin în pierderile timpurii de sarcină. Această problemă, care afectează diverse specii, are atât costuri personale, cât și economice.
Luense se concentrează pe bovine, unde se estimează că aproape 50% din sarcini se finalizează prematur, pentru a investiga cauzele infertilității umane, având în vedere că peste 50% din concepții nu duc la naștere.
„Știm că problemele materne pot fi implicate”, a afirmat Luense. „Uneori poate fi o anomalie cromozomială, o boală sau probleme cu mediul uterin. Dar nu cunoaștem cauzele multor pierderi de sarcină. Este inexplicabil și încă încercăm să înțelegem de ce se întâmplă atât de frecvent.”
Luense colaborează cu Ky Pohler, administrator al Centrului de Biotehnologie Reproductivă Animală Texas A&M și profesor asociat, pe un grant de 1,65 milioane de dolari de la Institutele Naționale de Sănătate pentru a analiza cum contribuțiile epigenetice paterne, sau schimbările non-genetice ale ADN-ului, sunt transmise embrionului.
Unul dintre posibilele motive pentru pierderile de sarcină ar putea fi sperma masculină și epigenetica – sau tot ceea ce este deasupra și în jurul secvenței ADN – care afectează modul în care ADN-ul este structurat sau ambalat.
„Vorba este despre schimbări nongenetice care pot modifica modul în care acele gene sunt activate sau dezactivate”, a spus ea. „Cercetarea noastră încearcă să înțeleagă cum epigenetica tatălui sau schimbările epigenetice purtate de spermă pot influența fertilitatea, sarcina și apoi sănătatea și dezvoltarea pe termen lung.”
Obiectivul general este de a înțelege schimbările nongenetice ale ADN-ului transmise embrionilor de bovine. Echipa va folosi spermă de la tauri cu fertilitate ridicată și scăzută pentru a investiga rolul epigenomului paternal în dezvoltarea anormală a embrionului și pierderile de sarcină.
Un accent important este pus pe histone, proteinele în jurul cărora ADN-ul se învârte ca o bobină și fir. Studiile anterioare sugerează că bărbații cu histone anormale ale spermei au parteneri care sunt mai predispuși să experimenteze pierderi de sarcină.
„Dar nu știm de ce se întâmplă acest lucru”, a spus Luense. „Aceasta este o problemă pe care am început să o învățăm în ultimii zece sau douăzeci de ani. Știm că există o corelație clinică, dar nu înțelegem motivele pentru care apare. Asta reprezintă o provocare pentru noi.”
Deși Luense este determinată să ajute în problemele legate de pierderile de sarcină umană, experimentarea cu embrioni umani nu este o opțiune. De asemenea, deși a lucrat și cu modele de șoareci, bovinele oferă o oportunitate unică: dezvoltarea precoce a embrionilor care imită mai bine dezvoltarea embrionilor umani, în special în ceea ce privește diviziunea celulară și momentul activării genelor din noul embrion.
Facultatea Departamentului de Științe Animale pune întrebări cu răspunsuri care depășesc agricultura, extinzându-se în domeniul sănătății umane și al vieții cotidiene.
Echipa va efectua diferite analize moleculare și genomice pe probele de spermă de la tauri cu performanțe ridicate și scăzute pentru a înțelege biomarkerii și a identifica modificările din spermă care pot prezice pierderile de sarcină.
Prin fertilizare in vitro, echipa va genera embrioni din tauri cu modificări specifice ale epigenomului spermatic. Acești embrioni vor fi supuși unei imagini în timp real și analizelor genomice avansate pentru a determina dacă modificările histonelor spermei alterează dezvoltarea și reglarea genelor. Efectuarea unor astfel de experimente la oameni nu este posibilă, ceea ce face utilizarea bovinelor o oportunitate interesantă pentru a avansa înțelegerea fertilității și sarcinii umane, a spus Luense.
Noul Centru de Biotehnologie Reproductivă Animală, care va fi deschis în 2025, le va permite să efectueze editări genetice, inclusiv CRISPR/CAS 9, pentru a avansa cunoștințele despre pierderile de sarcină și despre modalitățile prin care pot fi dezvoltate tratamente pentru a rezolva această problemă.
„Încercăm să identificăm schimbările în expresia genelor care au loc foarte devreme în dezvoltarea embrionului înainte de implantare la bovine și cum aceasta ar putea oferi informații despre ceea ce se întâmplă la oameni”, a afirmat Luense.
Scopul cercetării este de a găsi modalități de a obține o rată mai mare de nașteri vii și de viței.
În plus față de întrebarea legată de sănătatea umană, descoperirile ar putea oferi producătorilor de bovine noi instrumente pentru a aborda o problemă costisitoare – aproximativ jumătate din sarcinile bovinelor nu duc la nașteri vii. O mai bună predicție ar putea însemna economii semnificative pentru industrie.
„Sperăm că, după cinci ani, vom putea identifica biomarkerii sau modificările cromatinei spermei sau histonelor spermei care pot prezice pierderile de sarcină la oameni și bovine”, a spus Luense. „Dacă știm ce să căutăm, poate că ar putea fi tratată. Încercăm să înțelegem căile specifice ale genelor reglate de epigenetica spermei care au loc în embrionul timpuriu și care sunt necesare pentru o sarcină sănătoasă și o naștere vie.”
Rezultatele ar putea influența eficiența reproductivă și ajuta gestionarea clinică a pacienților umani și a animalelor de fermă diagnosticate cu infertilitate, embriogeneza slabă și pierderi de sarcină, a adăugat ea.
