Vědci zjistili, které geny ovlivňují délku ženské plodnosti

Studie publikovaná v prestižním časopise Nature, identifikovala 290 genů, po jejichž poškození dochází k předčasnému stárnutí vajíček, a tedy k předčasnému nástupu menopauzy a ukončení plodnosti. „Mechanismů, které v důsledku vedou k neplodnosti, je mnoho. Tato studie prokázala, že většina popsaných genů souvisí s buněčnými procesy zjištění poškození DNA a jejich následné opravy,“ vysvětluje spoluautorka publikace Lucie Knoblochová z Ústavu živočišné fyziologie a genetiky AV ČR. „Poškození DNA je vcelku běžný jev a v buňkách existují enzymy, tzv. hlídači, kteří poškození odhalí a to se následně opraví. Neopravené poškození DNA ale může vést k vývojovým poruchám nebo k zániku oplodněných vajíček, tedy embryí, a neplodnosti,“ popisuje vědkyně výsledky rozsáhlého výzkumu.

Jak se opravuje poškozená DNA?

Pokud se takové poškození DNA v embryu objeví, přivolají hlídací enzymy na pomoc další enzymy, které jsou schopné poškození opravit. Zároveň embryo pozastaví některé další funkce, aby bylo na opravu dost času. „To je, jako když se ve stroji zlomí jedno kolečko. Je dobré celý stroj zastavit, než někdo zlomené kolečko opraví nebo vymění, a pak se stroj zase může spustit. Kdyby se stroj nezastavil a pracoval dál i s poškozeným kolečkem, může se postupně a nenávratně celý zničit,“ vysvětluje analogii buněčných procesů Lucie Knoblochová. Pokud v embryu chybí jeden z těchto hlídacích enzymů CHK1 či CHK2, embryo poškození DNA neobjeví a vyvíjí se dál i s chybnou DNA. Tak může dojít k nenávratným změnám a zániku embrya, tedy neplodnosti.

Myší model pro výzkum neplodnosti (Foto: Archiv ÚŽFG)

Kmen myší pro výzkum neplodnosti v Liběchově

„Můj školitel, doc. Petr Šolc, přišel s myšlenkou studovat funkci jednoho z výše uvedených genů již před několika lety. V laboratoři jsme zkoumali, jak po jeho poškození dochází u myší k neplodnosti. Dlouhodobě komunikujeme s kolegy ze zahraničí, kteří také studují geny související s neplodností, a zjistili jsme, že naše práce se dohromady skvěle doplňuje,“ popisuje zapojení českých vědců do studie vedené společně univerzitami v Exeteru a v Cambridge (Velká Británie), Barceloně (Španělsko) a Kodani (Dánsko) Lucie Knoblochová. „Problematiku neplodnosti studujeme z různých úhlů pohledu. Do této práce jsme přispěli právě studiem role CHK1, jak po jeho vyřazení dochází k neplodnosti u myšího modelu. Věříme, že naše poznatky v budoucnu půjde přenést i do praxe v centrech pro lidskou reprodukci,“ dodává Dávid Drutovič z Ústavu živočišné fyziologie a genetiky AV ČR.

Významnému výzkumu v Liběchově pomáhá i nově získaná špičková mikroskopická technologie SPIM (z ang. single plane illumination microscopy) upravená pro pozorování vývoje savčích vajíček a embryí s násobně větší přesností a po delší dobu, než jak to umožňuje klasický konfokální mikroskop.

Normální a poškozené embryo při manipulaci s genem CHK1. V prvním řádku se myší embryo vyvíjelo správně, ve druhém je obarvena poškozená DNA. Poškození DNA (první panel) a rozpad chromozomů (prostřední panel) v rané fázi vývoje embrya vede k jeho zániku a tedy neplodnosti. Upraveno z publikace v Nature.
(Foto: L. Knoblochová)

Oddalované rodičovství může být závod s časem

Neplodnost se ve společnosti stává čím dál větším problémem. Ženy se narodí se zásobou vajíček, které během dospělosti postupně zrají a vylučují se formou ovulace. Jejich počet je ovšem omezený a vyčerpání této zásoby se říká menopauza. „Genetická celistvost lidských vajíček klesá se vzrůstajícím věkem a přirozená plodnost žen ustává přibližně 10 let před nástupem menopauzy,“ popisuje příčiny neplodnosti ve vztahu k věku Lucie Knoblochová. Zatímco za posledních 150 let došlo k zdvojnásobení délky života lidí, doba nástupu menopauzy u žen zůstává stále stejná, okolo 50 let. Plánované oddalování rodičovství tak může být hra s časem. 

Publikace:
Ruth, K.S. et al. Genetic insights into biological mechanisms governing human ovarian ageing. Nature 2021; 5 Aug 2021;
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03779-7