Del 10 al 25% de embriones humanos contienen una incorrecta cantidad de cromosomas, lo que resulta en abortos espontáneos o defectos de nacimiento como el síndrome de Down.
La incidencia de estos errores aumenta dramáticamente a medida que las mujeres envejecen.
Dos estudios recientes arrojan nueva luz sobre el misterio de la principal causa de defectos congénitos y aborto espontáneo, sentando las bases para posteriores investigaciones en un campo de estudio genético poco tratado, pero crucialmente importante.
En dichos estudios se observó lo qué sucede durante la producción de los óvulos (ovocitos), que más adelante se convierten en embriones cuando son fertilizados.
La importancia de estos estudios
Del 10 a 25% de los embriones humanos contienen un número incorrecto de cromosomas porque la célula no se divide adecuadamente, siendo este un problema único en las células del huevo.
Estos errores son la principal causa de abortos espontáneos y defectos congénitos como el síndrome de Down y su incidencia aumenta dramáticamente con la edad.
Comprender la razón, por la que las células del óvulo son más propensas a este error durante su división, es fundamental dado que, en los últimos años, la tendencia de mujeres que deciden quedar embarazadas después de los 35 años va en aumento.
Los ovulos son diferentes a otras células
El primer estudio publicado en el Journal of Cell Biology en marzo, reveló que los ovocitos tienen mecanismos que detectan y previenen errores durante la división celular.
En el segundo estudio publicado el 26 de septiembre en PLOS Genetics, identificó nuevas proteínas que son esenciales para la célula, y descubrió otra proteína que se activa y respalda la división celular cuando dicho proceso, no asegura que el embrión reciba el número correcto de cromosomas.
En conjunto, estos dos estudios han revelado que los óvulos son muy diferentes de cualquier otro tipo de célula.
Esto es de suma importancia ya que podría arrojar una nueva luz sobre las causas por las que el proceso reproductivo puede ser tan propenso al error, dijo la autora del estudio Sadie Wignall, profesora asistente de biociencias moleculares en Weinberg.
Y agrega: Resolver este misterio sería un primer paso para prolongar los años fértiles de una mujer.
La división celular en los ovulos
La Dra. Wignall, investiga una elaborada estructura llamada huso acromático (o mitótico), que separa físicamente los cromosomas durante la división celular.
En la mayoría de las células, otras estructuras llamadas centrosomas se dirigen a sus polos opuestos para organizar el huso y asegurar que dicha estructura separe con precisión los cromosomas, para enviar el número correcto a cada célula recién dividida.
Sin embargo, los huso en los óvulos carecen de centrosomas.
Este proceso «acentrosomal» es muy poco estudiado en comparación con otros tipos de división celular, lo que plantea importantes interrogantes sin respuesta, acerca de las razones por las que, en este caso, el proceso de división celular es más propenso al error.
En el estudio publicado en septiembre, Wignall y su equipo descubrieron que, en ausencia de centrosomas, existen dos proteínas (KLP-15 y KLP-16) esenciales para dividir las células.
Los investigadores eliminaron estas dos proteínas y encontraron que, en vez de formarse un huso normal, dicha estructura se derrumbaba.
Un Huso típico (superior, izquierda) separa físicamente los cromosomas durante la división celular.
La imagen de abajo a la derecha es un huso en el que dos proteínas fueron eliminadas durante la investigación, causando que el huso colapsara en una bola redonda desordenada. (Crédito: Northwestern University)
Sin embargo, a pesar de este defecto temprano, existe otra proteína que aparece como respaldo, para ayudar a separar y dirigir los cromosomas hacia los dos extremos de la célula.
Nos sorprendió descubrir que esta proteína vino al rescate y trabajó como una copia de seguridad para organizar adecuadamente el huso, dijo Wignall.
Sin embargo, la razón por la que del 10 al 25% de los embriones terminan siendo inviables, es una interrogante todavía sin responder.
La Dra Wignall, afirma que, en teoría, dicha proteína de respaldo cambia o disminuye a medida que la mujer envejece.
Una esperanza para mujeres mayores de 35 con problemas de fertilidad
Aunque estos mecanismos celulares básicos pueden ser difíciles de comprender, afectan directamente la reproducción femenina y la infertilidad, dijo Wignall.
Mi laboratorio se centra en esto con la esperanza de que en el futuro, en las clínicas de fertilización in vitro, nuestra investigación ayude a muchas mujeres que experimentan problemas de fertilidad.
Wignall investiga los ovocitos usando gusanos C. elegans como modelo experimental, ya que son un poderoso organismo de investigación para estudios genéticos.
Sin embargo, basándose en estos hallazgos, también realiza estudios paralelos en ratones y en colaboración con Teresa K Woodruff, PhD, una científica reproductora y directora de Women’s Health Research Instituteen.
El siguiente paso será estudiar estos mecanismos en los ovocitos humanos.
Fuentes
Davis-Roca, A.C., Muscat, C.C., and Wignall, S.M. 2017. Caenorhabditis elegans oocytes detect meiotic errors in the absence of canonical end-on kinetochore attachments. The Journal of Cell Biology216, 5, 1243–1253. [Fuente]
Mullen, T.J. and Wignall, S.M. 2017. Interplay between microtubule bundling and sorting factors ensures acentriolar spindle stability during C. elegans oocyte meiosis. PLOS Genetics13, 9, e1006986. [Fuente]