Estudo descobre por que muitos embriões de fertilização in vitro não se desenvolvem
Erros espontâneos na fase inicial da divisão celular podem ser a razão pela qual tantos embriões humanos não se desenvolvem normalmente, de acordo com uma nova pesquisa.
Em humanos, um óvulo fertilizado não é garantia de sucesso reprodutivo. A maioria dos embriões para de se desenvolver e morre alguns dias após a fertilização, geralmente porque têm um número anormal de cromossomos. Agora, pesquisadores da Columbia University Vagelos College of Physicians and Surgeons descobriram que a maioria desses erros se deve a erros espontâneos na replicação do DNA na fase inicial da divisão celular.
As descobertas fornecem novos insights sobre a biologia básica da reprodução humana e, a longo prazo, podem levar a melhorias na taxa de sucesso da fertilização in vitro (FIV). O estudo foi publicado online em 19 de julho na revista Cell .
Tarefa desafiadora para embriões iniciais
Aproximadamente 24 horas após a fertilização de um óvulo humano, inicia-se o processo de divisão celular. Durante a divisão celular, todo o genoma - 46 cromossomos contendo mais de 3 bilhões de pares de bases de DNA - deve ser fielmente duplicado. Os conjuntos duplicados de cromossomos devem então ser separados para que cada célula filha receba um conjunto completo.
Em muitos embriões humanos criados para fertilização in vitro, algo dá errado e algumas células dentro do embrião têm poucos ou muitos cromossomos.
"Duplicar o genoma é uma tarefa desafiadora para o embrião inicial", diz o líder do estudo Dieter Egli, PhD, professor assistente Maimonides de Biologia Celular do Desenvolvimento (em pediatria) na Faculdade de Médicos e Cirurgiões Vagelos da Universidade de Columbia.
Os pesquisadores há muito teorizam que os erros ocorrem durante a fase final da divisão celular, quando os conjuntos duplicados de cromossomos se separam em duas células filhas idênticas. A maioria dessas falhas foi atribuída a problemas com o fuso dos microtúbulos, o aparelho que separa os dois conjuntos de cromossomos.
Mas os estudos de Egli descobriram que as anormalidades cromossômicas derivam de erros que ocorrem muito mais cedo no processo de divisão celular quando o DNA do genoma é duplicado. Se o DNA não for copiado com precisão, descobriram seus estudos, o fuso funciona mal e coloca o número errado de cromossomos em cada célula filha. Quando a duplicação do DNA é anormal, o fuso não funciona normalmente. "Isso foi amplamente ignorado em estudos anteriores - porque por que o embrião permitiria que a integridade do genoma fosse comprometida quando esse é um requisito tão crítico para o desenvolvimento normal?" diz Egli.
Embora os estudos tenham sido realizados com embriões criados em uma placa de Petri – inclusive de indivíduos submetidos a fertilização in vitro e doadores de óvulos que não buscavam tratamento de fertilidade – os mesmos problemas podem contribuir para o fracasso dos embriões criados na reprodução humana natural.
Pistas para fonte de erros de DNA
A fonte de erros de cópia de DNA em embriões parece surgir de obstáculos dentro da dupla hélice do DNA. Embora a razão exata para esses obstáculos ainda não seja conhecida, eles fazem com que a duplicação do DNA pare, ou mesmo pare, o que resulta em quebra de DNA e um número anormal de cromossomos.
Erros espontâneos de DNA podem ocorrer já no primeiro ciclo de divisão celular em embriões humanos, descobriram os pesquisadores, bem como em divisões celulares subsequentes. Se muitas células no embrião inicial forem afetadas por anormalidades cromossômicas, o embrião não poderá se desenvolver mais.
FIV
A maioria dos embriões humanos criados para fertilização in vitro param de se desenvolver dias após a fertilização. Essa ineficiência do desenvolvimento humano é um obstáculo para o sucesso dos tratamentos de fertilidade.
"Muitas mulheres submetidas a tratamento de fertilidade exigem vários ciclos de fertilização in vitro para engravidar, e algumas nunca engravidam. Além de ser extremamente caro, é emocionalmente desgastante", diz Jenna Turocy, MD, especialista em fertilidade do Columbia University Fertility Center. e coautor do estudo.
Os pesquisadores estão planejando estudos adicionais analisando os danos no DNA durante a replicação, na esperança de entender as variações normais e causadoras de doenças na linhagem germinativa humana. A longo prazo, esses estudos podem levar a métodos para reduzir o risco de anormalidades genéticas e desgaste embrionário para pacientes submetidos à fertilização in vitro.
Mais Informações
O estudo é intitulado "O estresse de replicação prejudica a segregação cromossômica e o desenvolvimento pré-implantação em embriões humanos".
Os outros colaboradores (todos Columbia, a menos que indicado) são: Katherine L. PalmerolaSelma Amrane, Alejandro De Los Angeles, Shuangyi Xu, Ning Wang, João de Pinho, Michael V. Zuccaro, Angelo Taglialatela, Dashiell J. Massey (Columbia and Cornell University) , Alex Robles, Anisa Subbiah, Bob Prosser, Rogerio Lobo, Alberto Ciccia, Amnon Koren (Cornell) e Timor Baslan (Memorial Sloan Kettering Cancer Center).
Esta pesquisa foi apoiada por um prêmio NYSCF-Robertson Stem Cell Investigator e subsídios da United States-Israel Binational Science Foundation, Columbia Stem Cell Initiative, American Society for Reproductive Medicine, John M. Driscoll Jr. Children's Fund Scholarship e por o Programa da Fundação Russell Berrie em Terapias Celulares.
Dieter Egli é membro do conselho editorial da Cell .
Fonte da história:
Materiais fornecidos pelo Centro Médico Irving da Universidade de Columbia . Nota: O conteúdo pode ser editado para estilo e duração.
Referência do jornal :
- Katherine L. Palmerola, Selma Amrane, Alejandro De Los Angeles, Shuangyi Xu, Ning Wang, João de Pinho, Michael V. Zuccaro, Angelo Taglialatela, Dashiell J. Massey, Jenna Turocy, Alex Robles, Anisa Subbiah, Bob Prosser, Rogerio Lobo , Alberto Ciccia, Amnon Koren, Timor Baslan, Dieter Egli. O estresse de replicação prejudica a segregação cromossômica e o desenvolvimento pré-implantação em embriões humanos . Célula , 2022; DOI: 10.1016/j.cell.2022.06.028
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