Errores en la vida temprana – ScienceDaily

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Solo una de cada tres fertilizaciones conduce a un embarazo exitoso. Muchos embriones no progresan más allá del desarrollo temprano. Los biólogos celulares del Instituto Max Planck (MPI) de Química Biofísica en Göttingen (Alemania), junto con investigadores del Instituto Mariensee de Genética de Animales de Granja y otros colegas internacionales, han desarrollado un nuevo sistema modelo para estudiar el desarrollo embrionario temprano. Con la ayuda de este sistema, encontraron que a menudo ocurren errores cuando el material genético de cada padre se combina inmediatamente después de la fertilización. Esto se debe a un proceso notablemente ineficaz.

Las células somáticas humanas suelen tener 46 cromosomas, que juntos transportan información genética. Estos cromosomas se unen primero durante la fertilización, 23 del esperma del padre y 23 del óvulo de la madre. Después de la fertilización, los cromosomas parentales existen inicialmente en dos compartimentos separados, conocidos como pronúcleos. Estos pronúcleos se mueven lentamente entre sí hasta que hacen contacto. Las envolturas pronucleares luego 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 e infertilidad.

«Alrededor del 10 al 20 por ciento de los embriones que tienen el número incorrecto de cromosomas provienen del óvulo que ya contiene demasiados o muy pocos cromosomas antes de la fertilización. Ya lo sabíamos», explica Melina Schuh, directora de química biofísica del MPI. «Pero, ¿cómo surge este problema en tantos otros embriones? El momento inmediatamente posterior a la unión del espermatozoide y el óvulo, la llamada etapa cigoto, parecía ser una etapa extremadamente crítica para el desarrollo del embrión. Queríamos averiguar por 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. También se propusieron encontrar un nuevo organismo modelo adecuado para estudiar en detalle el desarrollo embrionario temprano. «Junto con nuestros socios colaboradores del Instituto de Genética de Animales de Granja, hemos desarrollado 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 los embriones humanos y bovinos. Además, la frecuencia de los cromosomas que se distribuyen incorrectamente es aproximadamente la misma en ambos sistemas». Otra ventaja de este sistema modelo es que 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 otros animales.

El equipo de Schuh fertilizó los huevos bovinos in vitro y luego usó microscopía de células vivas para monitorear cómo se junta 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 notaron que los cromosomas individuales no podían hacer esto. Como resultado, estos cromosomas se «perdieron» cuando los genomas parentales se fusionaron, 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 a menudo cometen errores incompatibles con el desarrollo saludable del embrión».

Depende de un proceso ineficiente

Pero, ¿por qué los cromosomas de los padres a menudo no se agrupan correctamente? Los investigadores de Max Planck también pudieron descubrir esto, como informa Cavazza: «Los componentes del citoesqueleto y la envoltura nuclear controlan el movimiento de los cromosomas dentro de los pronúcleos. Curiosamente, estos elementos también impulsan a los dos pronúcleos. lidiar 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 debatido durante mucho tiempo si la acumulación de los denominados nucléolos en la interfaz pronuclear en cigotos humanos puede usarse como un indicador de la posibilidad de una fertilización exitosa. Los cigotos en los que todos estos componentes pronucleares se agrupan en la interfaz tienen más probabilidades 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 este criterio de selección», dice Schuh.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Max-Planck-Gesellschaft. Nota: El contenido se puede cambiar según el estilo y la longitud.

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