Istraživači sa Instituta Maks Plank za molekularnu genetiku u Berlinu i Instituta za molekularnu biotehnologiju (IMBA) Austrijske akademije nauka u Beču otkrili su potencijalno „dugme za pauzu” u najranijim fazama ljudskog razvoja.
Dugo se raspravljalo o tome da li ljudi mogu da kontrolišu vreme svog razvoja. Nova studija sugeriše da se ovo „dugme za pauzu“ može aktivirati i u ljudskim ćelijama. Nalazi imaju značajne implikacije na naše razumevanje ranog ljudskog života i mogu poboljšati reproduktivne tehnologije.
Kod nekih sisara, vreme normalnog kontinuiranog razvoja embriona može da se promeni kako bi se poboljšale šanse za preživljavanje i za embrion i za majku. Ovaj mehanizam za privremeno usporavanje razvoja, nazvan embrionalna dijapauza, često se dešava u fazi blastociste, neposredno pre implantacije embriona u matericu.
Tokom dijapauze, embrion ostaje slobodno plutajući i trudnoća se produžava. Ovo stanje mirovanja može se održavati nedeljama ili mesecima pre nego što se razvoj nastavi, kada su uslovi povoljni. Iako svi sisari ne koriste ovu reproduktivnu strategiju, sposobnost pauze u razvoju može se pokrenuti eksperimentalno. Ostalo je otvoreno pitanje da li ljudske ćelije mogu da reaguju na pokretače dijapauze.
Sada, studija laboratorija Ajdana Bulut-Karslioglua na Institutu Maks Plank za molekularnu genetiku u Berlinu i Nikolasa Rivrona sa Instituta za molekularnu biotehnologiju (IMBA) Austrijske akademije nauka u Beču, identifikovala je da molekularni mehanizmi koji kontrolna embrionalna dijapauza takođe izgleda da deluje u ljudskim ćelijama.
Njihovi rezultati objavljeni su 26. septembra u časopisu Cell.
U svom istraživanju, naučnici nisu sprovodili eksperimente na ljudskim embrionima, već su umesto toga koristili ljudske matične ćelije i modele blastocista zasnovanih na matičnim ćelijama zvani blastoidi. Ovi blastoidi su naučna i etička alternativa korišćenju embriona za istraživanje. Istraživači su otkrili da modulacija specifične molekularne kaskade, mTOR signalnog puta, u ovim modelima matičnih ćelija indukuje stanje mirovanja izuzetno slično dijapauzi.
„MTOR put je glavni regulator rasta i razvojne progresije kod mišjih embriona“, kaže Ajdan Bulut-Karslioglu.
„Kada smo lečili ljudske matične ćelije i blastoide mTOR inhibitorom, primetili smo kašnjenje u razvoju, što znači da ljudske ćelije mogu da primene molekularnu mašineriju da izazovu odgovor sličan dijapauzi.“
Ovo stanje mirovanja karakteriše smanjena deoba ćelija, sporiji razvoj i smanjena sposobnost vezivanja za sluzokožu materice. Važno je da se čini da je sposobnost ulaska u ovu fazu mirovanja ograničena na kratak razvojni period.
„Vreme razvoja blastoida može se proširiti oko stadijuma blastociste, što je upravo faza u kojoj dijapauza funkcioniše kod većine sisara“, kaže prvi autor Danur P. Ajer. Štaviše, ovo mirovanje je reverzibilno, a blastoidi nastavljaju normalan razvoj kada se mTOR put ponovo aktivira.
Autori su zaključili da ljudi, kao i drugi sisari, mogu posedovati inherentni mehanizam za privremeno usporavanje njihovog razvoja, iako se ovaj mehanizam ne može koristiti tokom trudnoće.
„Ovaj potencijal može biti ostatak evolucionog procesa koji više ne koristimo“, kaže Rivron. „Iako smo izgubili sposobnost da prirodno uđemo u stanje mirovanja, ovi eksperimenti sugerišu da smo ipak zadržali ovu unutrašnju sposobnost i da bismo je na kraju mogli osloboditi.“
Za osnovna istraživanja postavlja se pitanje da li ćelije čoveka i drugih sisara ulaze u stanje mirovanja sličnim ili alternativnim putevima i koriste ga u iste svrhe, na primer, pauziranje ili vreme njihovog razvoja i implantacije.
Otkrića tima mogla bi imati implikacije na reproduktivnu medicinu. „S jedne strane, poznato je da brži razvoj povećava stopu uspeha vantelesne oplodnje (IVF), a povećanje aktivnosti mTOR bi to moglo da postigne“, objašnjava Rivron.
„S druge strane, pokretanje stanja mirovanja tokom IVF procedure moglo bi da obezbedi veći vremenski okvir za procenu zdravlja embriona i da ga sinhronizuje sa majkom radi bolje implantacije unutar materice.
Sve u svemu, nova otkrića pružaju nepredviđene uvide u procese koji upravljaju našim najranijim razvojem, što bi moglo otvoriti nove puteve za unapređenje reproduktivnog zdravlja.
„Ova uzbudljiva saradnja je svedočanstvo o tome kako se složena biološka pitanja mogu rešiti okupljanjem odgovarajuće ekspertize“, kaže Heidar Heidari Khoei, postdoktorski saradnik u laboratoriji Rivron i koautor studije.
„Verujem da ovaj rad ne samo da naglašava važnost saradnje u unapređenju nauke, već i otvara dalje mogućnosti za razumevanje kako ćelije percipiraju različite signale dok se pripremaju za svoje razvojno putovanje.“
