Wrzeciono podziałowe w komórkach jajowych – co to takiego i dlaczego jest tak istotne?

Podział komórki wiąże się z podziałem materiału genetycznego – każda z komórek potomnych powinna zawierać DNA. Zapewne pamiętacie z lekcji biologii dwa pojęcia: mitoza i mejoza. Oczywiście mało kto potrafi wyjaśnić różnice i opowiedzieć dokładnie, co to takiego 😉 Jedno jest pewne – właściwy podział materiału genetycznego jest bardzo istotny – jeśli do którejś z komórek trafi jedna para chromosomów za dużo lub za mało, mamy do czynienia z tzw. aneuploidią, czyli niezrównoważoną ilością DNA. Aneuploidie mogą prowadzić do poronień lub chorób u potomstwa. Najbardziej znaną aneuploidią jest zespół Downa.

Podział DNA do komórek potomnych zależy od wrzeciona podziałowego. To specjalna struktura formowana tuż przed podziałem, której „niteczki” rozciągają chromosomy w dwóch przeciwnych kierunkach do nowo powstających komórek. Każda nitka wrzeciona musi funkcjonować idealnie i bez zarzutu, inaczej przyczepiony do niej chromosom nie trafi tam, gdzie powinien. To tak jak z samochodem, którym wybieracie się na urlop. Musi być sprawny, inaczej będą problemy w dotarciu do miejsca docelowego.

Temat wrzeciona jest mi szczególnie bliski, ponieważ zajmowałam się tym już na studiach. Pisząc pracę magisterską, pracowałam nad uwidocznieniem wrzeciona w oocytach myszy.

Poniżej zdjęcie pochodzące właśnie z mojej pracy magisterskiej: dokładnie widać, że jeśli wrzeciono podziałowe (zielony kolor) nie funkcjonuje prawidłowo, chromosomy (niebieski kolor) są rozproszone i istnieje ryzyko, że pogubią się w drodze do nowopowstających komórek.

Skoro nieprawidłowa budowa wrzeciona podziałowego może prowadzić do zaburzeń genetycznych w komórkach, analiza tej budowy w komórkach jajowych może dostarczyć nam istotnych informacji na temat kompetencji rozwojowych oocytów. Możemy dzięki temu przewidzieć z większym lub mniejszym prawdopodobieństwem, czy zabieg IVF się powiedzie.

W 2016 roku ukazał się bardzo interesujący artykuł, w którym komórki jajowe podzielono na 5 grup: z wrzecionem o budowie prawidłowej, dysmorficznej, wrzecionem telofazowym, zanikającym (półprzezroczystym) oraz bez wrzeciona.

Zdj. Na podstawie: Tilia L, Venetis C, Kilani S, Cooke S, Chapman M. Is oocyte meiotic spindle morphology associated with embryo ploidy? A prospective cohort study. Fertility Sterility 2016: 150(4); 1085-1092.

Śledzono losy zarodków powstałych z różnych grup komórek i okazało się, że najwięcej (prawie 31%) zarodków prawidłowych genetycznie, rozwinęło się z oocytów o prawidłowej budowie wrzeciona, Nieco mniej, bo 24,5%, powstało z komórek z wrzecionem dysmorficznym, ale już o połowę mniej (13,5%) z komórek bez widocznego wrzeciona. Jak widać, dwie grupy oocytów – te z wrzecionem prawidłowym i dysmorficznym – dają największe szanse na uzyskanie ciąży.

Nasze obserwacje w laboratorium Centrum Leczenia Niepłodności Parens, przynoszą podobne wnioski. Dodatkowo, przyglądaliśmy się jakości wrzecion w grupach wiekowych u pacjentek poniżej i powyżej 35 roku życia. Oczywiście u młodszych pacjentek częściej występują wrzeciona prawidłowe i dysmorficzne. Bardzo ciekawa jest także zależność ilości zapłodnionych oocytów od rodzaju wrzeciona podziałowego, która jest szczególnie widoczna u pacjentek powyżej 35 roku życia:

Najwięcej zapłodnionych oocytów mamy w grupie oocytów z prawidłowym (N) oraz dysmorficznym (D) wrzecionem. W grupach komórek z wrzecionem telofazowym (TF) i półprzezroczystym (TL) częściej nie dochodzi do zapłodnienia (UNF) i częściej oocyty degenerują po ICSI (deg). Wydaje się, że częstość występowania nieprawidłowych zapłodnień, czyli monoploidów z pojedynczym zestawem materiału genetycznego i triploidów z potrójnym zestawem materiału genetycznego (1PN, 3PN) nie jest zależna od jakości wrzeciona, jednak na pewno potrzebna jest większa grupa badawcza, aby móc wyciągnąć ostateczne wnioski.

Analizę przeprowadziła Ewelina Bąk, diagnosta laboratoryjny z Centrum Parens – dziękuję 😉

Uwidocznienie wrzeciona podziałowego nie jest procedurą inwazyjną – nie wykorzystujemy żadnego barwienia immunofluorescencyjnego, jakim posługiwałam się na przykład w czasie badań do swojej pracy magisterskiej. W żaden sposób nie szkodzi komórkom, a dostarcza bardzo istotnych informacji. Jako embriolog, często otrzymuję od pacjentów pytanie – dlaczego procedura zapłodnienia in vitro się nie powiodła? Mając możliwość nieinwazyjnej oceny wrzecion podziałowych, mogę udzielić pacjentom rzeczowej odpowiedzi i wskazówki co do dalszego postępowania.

Komórka jajowa z obecnym wrzecionem podziałowym (N-prawidłowe)

Komórka jajowa bez widocznego wrzeciona podziałowego (B-brak)

Innym ważnym aspektem jest mrożenie komórek jajowych. Niskie temperatury powodują depolimeryzację (zanikanie) mikrotubul. Wyobraź sobie, że chcesz wziąć dziecko na zakupy w wózeczku, ale nagle zaczyna sypać śnieg i jedziecie do galerii samochodem. Wtedy składasz wózek i wkładasz go do bagażnika, bo będzie Ci potrzebny dopiero w galerii. Tak samo jest z depolimeryzacją – wrzeciono zanika, bo w niskich temperaturach, komórka nie będzie się mogła podzielić i wrzeciono nie jest jej w tym momencie potrzebne. W większości oocytów, prawidłowe wrzeciono podziałowe zostaje odbudowane do trzech godzin po rozmrożeniu. Komórki z prawidłowym i dysmorficznym wrzecionem przed zamrożeniem, mają większe szanse na przeżycie procesu mrożenia.

Podsumowując, obecność lub brak wrzeciona oraz jego budowa, może być cenną wskazówką dla embriologa w wyborze najlepszej jakości komórek do zabiegu zapłodnienia. Może także wskazywać na szanse komórki na zapłodnienie i prawidłowy rozwój zarodka.