Niepłodność dotyka około 48 milionów par na całym świecie i może mieć różne przyczyny. U ssaków, w tym u ludzi, jaja powstają w jajniku. Jeśli proces ten przebiega nieprawidłowo, może to prowadzić do niepłodności u kobiet. Jednym z przykładów jest przedwczesna niewydolność jajników, która charakteryzuje się problemami z produkcją jaj przed 40. rokiem życia. Do 3,7% kobiet doświadcza niepłodności w wyniku tej choroby, a około 30% przypadków ma podłoże genetyczne. Profesor Kehkooi Kee z Uniwersytetu Tsinghua w Chinach, który pomógł w prowadzeniu badania, bada tę chorobę od kilku lat. „W 2019 roku nasi współpracownicy, zespół profesora Li, natknęli się na rodzinę z przedwczesną niewydolnością jajników, w której zmiany w genie zwanym Eif4enif1 wydaje się być odpowiedzialny za tę chorobę” – powiedział profesor Kee. Naukowcy postanowili odtworzyć tę zmianę genetyczną u myszy, aby spróbować zrozumieć, jak wpływa ona na niepłodność u ludzi. Wykazali, że na jaja tych myszy wpływają zmiany w ich mitochondriach – elektrownie komórkowe – i opublikować to nowe odkrycie w czasopiśmie Rozwój w dniu 13 grudnia 2023 r.

Naukowcy wykorzystali CRISPR do wprowadzenia zmiany genetycznej u myszy. Pozwolili tym myszom dorosnąć, a następnie porównali ich płodność z płodnością myszy, których DNA nie zostało poddane edycji. Yuxi Ding, pierwsza autorka i doktorantka, która kierowała badaniem, odkryła, że ​​średnia liczba mieszków włosowych (maleńkich woreczków zawierających rozwijające się jaja) została zmniejszona o około 40% u starszych i zmodyfikowanych genetycznie myszy (przeciętny szczenię liczba zapłodnionych jaj w każdym miocie została zmniejszona o 33%. Co ważne, w przypadku hodowli w naczyniu około połowa zapłodnionych jaj nie przeżyła poza wczesnym etapem rozwoju. Pokazało to, że myszy te, podobnie jak pacjenci będący ludźmi, doświadczały problemy z płodnością.

Kiedy naukowcy badali pod mikroskopem jaja tych myszy, zauważyli coś niezwykłego w ich mitochondriach. Mitochondria wytwarzają energię potrzebną komórkom, w tym komórkom jajowym. Mitochondria są zwykle równomiernie rozmieszczone w całym jaju, ale mitochondria w jajach myszy ze zmiennością genetyczną były skupione razem. „Byliśmy naprawdę zaskoczeni różnicami w mitochondriach” – powiedział profesor Kee. „W czasie, gdy prowadziliśmy te badania, istniało powiązanie pomiędzy Eif4enif1 a mitochondriów nie widziano wcześniej.”

Wydaje się prawdopodobne, że te źle zachowujące się mitochondria przyczyniają się do problemów z płodnością u tych myszy, co skłoniło badaczy do zaproponowania, że ​​przywrócenie prawidłowego zachowania mitochondriów może poprawić płodność. Badanie to wyznacza kierunek przyszłych badań nad niepłodnością u ludzi, takich jak ustalenie, czy defekty mitochondrialne występują również w jajach pacjentów z przedwczesną niewydolnością jajników i czy te same defekty mitochondrialne obserwuje się w zarodkach po zapłodnieniu komórek jajowych. Ponadto badanie, czy przywrócenie prawidłowego rozmieszczenia mitochondriów poprawia płodność, może stać się nową strategią leczenia. „Nasze badania sugerują, że ratowanie nieprawidłowości w mitochondriach oocytów może być potencjalnym celem terapeutycznym dla pacjentów z niepłodnością kliniczną z wariantami genetycznymi” – mówi profesor Kee.