Doorbraak bij embryo-DNA-replicatie onthult vroege chromosomale fouten en verhoogde instabiliteit

AmsterdamWetenschappers van het RIKEN Center for Biosystems Dynamics in Japan hebben nieuwe inzichten verkregen over DNA-replicatie in vroege embryo's die eerdere aannames tegenspreken. Onder leiding van Ichiro Hiratani ontdekte het team dat DNA-replicatie in deze vroege fase gecompliceerder is dan gedacht. Ze ontdekten dat embryo's in een vroeg stadium door een periode van genomische instabiliteit gaan, wat de kans op fouten bij het kopiëren van chromosomen vergroot.

Belangrijke bevindingen van het onderzoek zijn onder andere:

• Vroege embryo's repliceren DNA gelijkmatig in plaats van geleidelijk.
• De snelheid van DNA-replicatievorken varieert aanzienlijk tussen verschillende stadia.
• Er treedt een verhoogde frequentie van chromosomale fouten op tijdens het 4-cellig ontwikkelingsstadium.

Eerdere studies suggereerden dat DNA-replicatie in een bepaalde volgorde plaatsvindt. Uit recent onderzoek blijkt echter dat bij embryo's met 1 of 2 cellen DNA-vermenigvuldiging gelijkmatig gebeurt. Bij het 4-celstadium verandert deze uniforme replicatie in een sequentieel proces. In deze vroege stadia verloopt het vermenigvuldigingsproces langzamer, wat mogelijk tot meer fouten kan leiden.

Het nieuwe inzicht in het repliceren van embryonaal DNA is van groot belang. De overgang van het 4-celstadium naar het 8-celstadium is een kwetsbare fase. Chromosomale fouten in deze fase kunnen aandoeningen zoals het syndroom van Down veroorzaken of leiden tot mislukte zwangerschappen. Met behulp van hun single-cell genomica techniek genaamd scRepli-seq ontdekten onderzoekers dat 13% van de cellen tijdens deze fase chromosomale afwijkingen vertoonde, wat aangeeft dat de snelheid van DNA-replicatie cruciaal is.

Lees ook:

Vandaag · 04:21

Innovatief platform soTILT3D revolutioneert driedimensionale celvisualisatie met geavanceerde beeldvormingstechnieken en diep leren.

Deze bevindingen kunnen de in-vitrofertilisatie (IVF) verbeteren door het verminderen van chromosomale problemen. Door zorgvuldig te monitoren en indien nodig in te grijpen tijdens een cruciale fase, kunnen artsen mogelijk de kans op miskramen en ontwikkelingsproblemen verkleinen.

We moeten nog onderzoeken of deze bevindingen van toepassing zijn op menselijke embryo's. Als menselijke embryo's dezelfde DNA-kopieerpatronen en -zwakheden vertonen, kan dit onderzoek grote verbeteringen in de voortplantingsgeneeskunde teweegbrengen. Toekomstige studies kunnen ook manieren onderzoeken om het DNA-kopieerproces te versterken of te versnellen om fouten te voorkomen.

Deze ontdekking roept nieuwe vragen op over wat er gebeurt met cellen die deze chromosoomafwijkingen hebben. Herstellen deze cellen zichzelf, of worden ze tijdens de ontwikkeling van een embryo verwijderd? Inzicht in hoe deze processen verlopen kan leiden tot nieuwe manieren om de gezondheid en vitaliteit van embryo's te beschermen.

Uit dit onderzoek blijkt hoe complex de vroege embryonale ontwikkeling kan zijn en legt het de basis voor verder onderzoek om de voortplantingskansen te vergroten.