Исследование предполагает, что открытие пары генов, которые работают в идеальной гармонии, защищая мужскую фертильность, может дать новое понимание некоторых необъяснимых случаев наиболее тяжелой формы бесплодия.
Генетический анализ случаев мужского бесплодия показал, что редкие мутации в гене, известном как SPOCD1, нарушают образование здоровых сперматозоидов на самых ранних стадиях их развития.
Также было обнаружено, что этот ген работает в партнерстве с ранее неизвестным геном C19orf84, защищая предшественников сперматозоидов на ранних стадиях, известных как зародышевые клетки , от повреждения.
Открытие важной роли этих двух ключевых генов может дать ответ на некоторые случаи наиболее тяжелых форм мужского бесплодия и привести к расширению генетического скрининга редких мутаций, говорят исследователи.
Криптозооспермия и азооспермия, при которых сперматозоиды вырабатываются мало или вообще не вырабатываются, страдают около 1% мужчин. В 45% случаев причину обнаружить не удается, но давно подозревают наличие генетических причин.
Самая большая проблема для сперматозоида начинается задолго до того, как он достигнет яйцеклетки, поскольку сперматозоиды особенно уязвимы на самых ранних стадиях своего развития, как и половые клетки в развивающихся эмбрионах.
Половые клетки должны защищать свою ДНК от повреждений во время развития эмбриона, чтобы они могли стать пулом самообновляющихся клеток, производящих здоровую сперму на протяжении всей взрослой жизни.
Предыдущее исследование ученых показало, что SPOCD1 играет важную роль в защите половых клеток у мышей-самцов, но неясно, происходит ли тот же процесс у людей.
В сотрудничестве с исследователями из Мюнстерского университета и других партнерских университетов ученые Эдинбургского университета проверили международные базы данных, содержащие генетические данные 2913 мужчин, участвовавших в исследованиях бесплодия.
Они выявили троих мужчин, у которых были дефектные версии гена SPOCD1, что привело к повреждению зародышевых клеток и препятствовало развитию здоровых сперматозоидов. Эта неудача в запуске привела к бесплодию.
В ходе своего развития зародышевые клетки подвергаются процессу перепрограммирования, который делает их уязвимыми для генов-изгоев, известных как прыгающие гены, которые могут повредить их ДНК и поставить под угрозу фертильность.
Половые клетки являются жизненно важным связующим звеном между поколениями, но им нужны уникальные стратегии для защиты генетической информации, которую они несут, чтобы ее можно было успешно передать от родителей к потомству.
Предыдущее исследование на мышах показало, что ген SPOCD1 помогает рекрутировать защитные химические метки, известные как метилирование ДНК, чтобы отключить прыгающие гены.
Это исследование показало, что у мужчин с дефектными версиями гена SPOCD1 наблюдались наиболее тяжелые формы бесплодия, азооспермии и криптозооспермии.
Анализ мутированных вариантов гена SPOCD1 также выявил новый ген, известный как C19orf84, который является партнером SPOCD1 и формирует важную линию защиты в ранних сперматозоидах.
Дальнейшее изучение роли этих генов в сперматозоидах на ранних стадиях эмбрионов мышей показало, что оба они производят белки, необходимые для рекрутирования защитных меток, которые заглушают прыгающие гены.
Ученые уже давно задаются вопросом, как зародышевые клетки избегают повреждений во время процесса перепрограммирования, поскольку он временно стирает их генетический список от существующих защитных меток.
Белок C19orf84 действует как сваха, соединяя белок SPOCD1 с защитным химическим механизмом создания меток клетки и направляя их к прыгающим генам, прежде чем они смогут повредить геном.
Более глубокое понимание этого процесса, наряду с расширенным генетическим скринингом , позволит ученым определить, являются ли ошибочные версии этих генов причиной некоторых из этих редких случаев мужского бесплодия, говорят исследователи.
Профессор Донал О'Кэрролл, ведущий автор исследования из Эдинбургского университета, сказал: «Это был замечательный совместный проект, который привел к открытию новых генетических причин мужского бесплодия. Мы также продвинули наше понимание фундаментального процесса». к здоровому развитию сперматозоидов. Эти механистические открытия ведут к лучшему пониманию неуловимого процесса, который позволяет развивать сперматозоиды , чтобы сохранить их генетическую целостность и избежать ранней смерти».
Доктор Ансгар Зох, первый и соавтор исследования из Эдинбургского университета, сказал: «Это исследование является по-настоящему совместным достижением и расширяет наше понимание мужского бесплодия на молекулярном и генетическом уровне».
«Я особенно горжусь тем, что так много соавторов объединили усилия и поделились своим опытом. Мы демонстрируем убедительные доказательства того, что SPOCD1 должен быть включен в генетический скрининг пациентов с мужским бесплодием. Предоставление генетического диагноза может помочь обеспечить закрытие пострадавших людей и потенциально предотвратить ненужные медицинские процедуры».
