Fruchtbarkeit 360UCLA-Forschung kann einige Ursachen für Unfruchtbarkeit und Fehlgeburten erklären Studie untersucht ...

Die UCLA-Forschung könnte einige Ursachen für Unfruchtbarkeit und Fehlgeburten erklären. Die Studie untersucht, wie die frühe Embryonalentwicklung schief gehen kann

Eine neue Studie in der Zeitschrift Nature Cell Biology hat Informationen über ein Schlüsselstadium aufgedeckt, das menschliche embryonale Zellen kurz vor der Implantation eines Embryos durchlaufen müssen. Die von dem UCLA-Biologen Amander Clark geleitete Studie könnte helfen, bestimmte Ursachen für Unfruchtbarkeit und spontane Fehlgeburten zu erklären.

Unfruchtbarkeit Betroffen sind rund 10 Prozent der US-Bevölkerung, und rund 15 bis 20 Prozent aller Schwangerschaften in den USA enden mit einer Fehlgeburt. In vielen Fällen sind die Ursachen für Unfruchtbarkeit und Fehlgeburten unbekannt.

Ein Team unter der Leitung von Clark, einem UCLA-Professor für molekulare Zell- und Entwicklungsbiologie und Mitglied des Eli und Edythe Broad Center für Regenerative Medizin und Stammzellforschung an der UCLA, um herauszufinden, wie epigenomische Veränderungen - nicht genetische Einflüsse auf die Genexpression - in menschlichen embryonalen Stammzellen erklären könnten, warum einige Embryonen nicht lebensfähig sind.

Sie begannen mit der Analyse von Zellen im frühen Embryo; Diese Zellen sind pluripotent, was bedeutet, dass sie sich in jede Zelle im menschlichen Körper verwandeln können.

"Viele Jahre lang dachten Forscher, die menschliche Pluripotenz sei ein einziger Zustand", sagte Clark. "In den letzten drei Jahren hat das Feld jedoch festgestellt, dass die menschliche Pluripotenz mindestens zwei Hauptzustände umfasst. Wenn Embryonen wachsen, durchlaufen die Stammzellen diese beiden unterschiedlichen Pluripotenzzustände auf dem Weg zum Embryo, der eine Schwangerschaft begründet."

Nachdem ein menschlicher Embryo befruchtet wurde und bevor er in die Gebärmutterschleimhaut implantiert wird, befinden sich die Zellen im Embryo in einem sehr unreifen Pluripotenzzustand, der als „naiver“ Zustand bezeichnet wird. Über den naiven Zustand ist wenig bekannt, aber Wissenschaftler glauben, dass wenn embryonale Zellen nicht zuerst in diesen Zustand eintreten können, der Embryo nicht lebensfähig ist und eine Fehlgeburt auftreten würde. Ungefähr zu der Zeit, zu der ein Embryo implantiert, treten seine Zellen in den „vorbereiteten“ Zustand ein. Grundierte Zellen sind bereit, sich in alle verschiedenen Zelltypen im Körper zu differenzieren.

„Obwohl niemand genau weiß, warum der naive Zustand der Pluripotenz besteht oder was dazu beiträgt, dass naive Zellen für einen bestimmten Zeitraum in diesem Zustand bleiben, könnte es sein, einen Schutzmechanismus bereitzustellen, der verhindert, dass sich die embryonalen Zellen zu schnell differenzieren, was dies sicherstellen würde Der Zeitpunkt der Implantation ist richtig “, sagte Clark.

Um besser zu verstehen, was zur Regulierung des naiven Zustands beiträgt, verglichen die Forscher epigenomische Veränderungen in im Labor erstellten naiven und primierten embryonalen Stammzellen. Sie entdeckten, dass beide Zelltypen in ihrer DNA unterschiedliche Sequenzen von offenem Chromatin aufweisen. Chromatin besteht aus DNA und Protein, die kondensieren, um die Chromosomen im Zellkern zu bilden.

Einzigartige Sequenzen von offenem Chromatin in jedem Zelltyp wirken als Strichcodes. Genregulierende Proteine, sogenannte Transkriptionsfaktoren in den offenen Bereichen des Chromatins, „scannen“ den Strichcode und binden ihn daran, was die genetische Aktivität in der Zelle beeinflusst.

"Wir haben uns speziell mit offenem Chromatin befasst und einen Strichcode gefunden, der nur für naive embryonale Stammzellen gilt, die immer wieder wiederholt werden. Deshalb haben wir gefragt, welcher Transkriptionsfaktor diesen Strichcode erkennt", sagte Clark.

Die Forscher entdeckten, dass ein Transkriptionsfaktor namens TFAP2C den Barcode erkennt. Um mehr über seine spezifische Rolle zu erfahren, löschten sie das Gen, das das TFAP2C-Protein aus primierten und naiven embryonalen Stammzellen im Labor herstellt, mithilfe eines Gen-Editing-Tools namens CRISPR-Cas9.

Sie fanden heraus, dass die Deletion keinen Einfluss auf vorbereitete Stammzellen hatte. Wenn umgekehrt TFAP2C aus naiven Stammzellen entfernt wurde, schlossen sich die mit dem naiven Zustand verbundenen Bereiche des offenen Chromatins und die naiven Stammzellen gingen in einen vorbereiteten Zustand über.

Die Forschung ergab auch etwa 1,500 Regionen mit offenem Chromatin, die sehr empfindlich auf den Verlust von TFAP2C reagieren, und zeigte, dass in diesen Gebieten Hunderte von Genen mit der frühen Embryonalentwicklung assoziiert sind.

"Wir haben festgestellt, dass das Vorhandensein von TFAP2C einen wichtigen Unterschied zwischen dem naiven und dem vorbereiteten Pluripotenzzustand darstellt und dass TFAP2C notwendig ist, um den naiven Pluripotenzzustand aufrechtzuerhalten", sagte Clark. "Wir haben auch gezeigt, dass ohne TFAP2C Hunderte von Genen nicht korrekt exprimiert werden, was höchstwahrscheinlich zu einer frühen Fehlgeburt führen würde."

Darüber hinaus bestätigten die Forscher, dass die Regionen des offenen Chromatins, die in im Labor erzeugten naiven embryonalen Stammzellen vorhanden sind, auch in Embryonen vor dem mit der Implantation verbundenen Stadium vorhanden sind.

„Unsere Ergebnisse sind für den natürlichen Prozess der menschlichen Entwicklung relevant, da sie mit dem übereinstimmen, was wir beim Menschen sehen Embryonen vor der Implantation", Sagte Clark. „Dies liefert neue Informationen über eine Zeit im Lebenszyklus, über die wir wenig wissen. Grundlegendes Wissen wie dieses könnte helfen, Unfruchtbarkeit oder Embryoqualität besser vorherzusagen. “

Die Studie könnte auch zu wichtigen Fortschritten in einem Bereich der Medizin führen, der historisch unterfinanziert und unterschätzt wurde - zum Teil, weil das Thema Unfruchtbarkeit manchmal als Tabu angesehen wird und die Aufmerksamkeit tödlicher Krankheiten wie Krebs nicht auf sich zieht.

"Menschen, die unter Unfruchtbarkeit und Fehlgeburten leiden, erzählen es vielleicht engen Freunden oder der Familie, aber zu oft werden diese Themen nicht besprochen", sagte Clark. „Unfruchtbarkeit ist jedoch ein wichtiges Gesundheitsproblem. Es verdient unsere Aufmerksamkeit, und wir als Gesellschaft müssen offener dafür sein. “

Die pluripotente Stammzellforschung wurde vom Jane Coffin Childs Memorial Fund für medizinische Forschung, dem chinesischen Stipendienrat, dem Nationalen Institut für Kindergesundheit und menschliche Entwicklung, dem australischen National Health and Medical Research Council, den Senior Medical Research Fellowships von Silvia und Charles Viertel unterstützt und das Howard Hughes Medical Institute. Die Forschung an menschlichen Embryonen wurde vom UCLA Broad Stem Cell Research Center und seinem Trainingsprogramm finanziert.

Redaktionhttps://fertilityroad.com/
Ich bin Mitbegründer von Fertility Road und leite das Redaktionsteam. Ich finde Zeit, um einige Inhalte für unsere Website zu schreiben. 

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