Novi sistem skrininga razvijen na Univerzitetu Kjoto omogućava istraživačima da istraže razvoj i zdravlje spermatozoida na molekularnom nivou.
Studija, objavljena u Cell Genomics i koju vodi profesor Jun Suzuki sa Instituta za integrisane nauke o ćelijskim materijalima (iCeMS), bavi se kritičnim jazom direktnim ciljanjem na gene unutar ćelija testisa unutar živih organizama.
Koristeći genetski alat pod nazivom CRISPR, koji se može uporediti sa genetskim makazama, istraživači su razvili metod za istraživanje koji geni doprinose zdravoj proizvodnji sperme kod živih životinja.
Do sada se to uglavnom radilo u ćelijama kultivisanim u laboratoriji. Istraživači su nasumično poremetili gene tako što su razvili metod za uvođenje kolekcije genetskih alata u lentivirusu u ćelije testisa u testisima uz visoku efikasnost.
Ovom metodom, istraživači su omogućili analizu efekata ciljanih gena na specifične biohemijske reakcije u ćelijama sperme, kao što je kretanje lipida (masti) u ćelijskim membranama.
Tim se fokusirao na spermu sa defektnim kapacitetom, proces kroz koji ćelije sperme postaju sposobne da oplode jaje. Identifikovali su ove sperme merenjem količine kalcijuma koje su apsorbovali. Koristeći ovu metodu kod živih životinja, uspeli su da identifikuju specifičan gen, Rd3, kao ključan za održavanje zdravlja spermatozoida, posebno tokom razvoja spermatozoida.
Uprkos prethodnoj povezanosti Rd3 sa funkcijom oka, tim je otkrio da je takođe veoma aktivan u okruglim ćelijama sperme, ranoj fazi proizvodnje sperme, i da igra značajnu ulogu u regulisanju zdravlja sperme. Ovo otkriće je omogućeno ispitivanjem kako Rd3 reaguje sa mitohondrijama, strukturama odgovornim za proizvodnju energije unutar ćelija.
Da bi dalje razumeli funkciju Rd3, Suzuki i njegove kolege su razvili Hub-Ekplorer, računarski alat koji je otkrio uticaj Rd3 na regulaciju oksidativnog stresa – stanje povezano sa oštećenjem ćelija. Uloga Rd3 u regulisanju oksidativnog stresa otkrila je njegov značaj u održavanju integriteta sperme tokom razvoja.
„Iako žene imaju mnogo dostupnih opcija za kontrolu rađanja, izbori za muškarce ostaju ograničeni“, kaže Noguči, prvi autor ovog rada. „Ova nova metoda skrininga obećava jer pomaže u otkrivanju ključnih molekula, što potencijalno dovodi do novih opcija kontrole rađanja i terapija neplodnosti za muškarce.“
„Ova otkrića ne samo da unapređuju naše razumevanje razvoja spermatozoida, već i pokazuju potencijal da se otkriju misterije u različitim biološkim procesima“, dodaje Suzuki. „Metoda se takođe može primeniti na druga tkiva, potencijalno ubrzavajući razvoj lekova za širok spektar bolesti.“
Uprkos ovim napretcima, izazovi ostaju. Istraživači su primetili postepeni pad broja ćelija sa ciljanim genima, što ukazuje na prostor za poboljšanje. Oni trenutno istražuju alternativne pristupe kako bi poboljšali efikasnost svoje tehnike i planiraju da je primene za istraživanje različitih bioloških procesa i bolesti u drugim delovima tela.
