Genombrott i embryots DNA-replikation avslöjar tidiga kromosomfel som påverkar reproduktiv medicin

StockholmForskare vid RIKEN Center for Biosystems Dynamics i Japan har gjort nya upptäckter om DNA-replikation i tidiga embryon som strider mot tidigare uppfattningar. De har funnit att, till skillnad från vad man tidigare trott, är DNA-replikation i tidiga embryon inte en enkel process. Ichiro Hiratani och hans team avslöjade att embryon i tidiga stadier faktiskt går igenom en fas av genomisk instabilitet, vilket ökar risken för fel när kromosomerna kopieras.

Viktiga resultat från studien är:

• Tidiga embryon replikerar DNA på ett enhetligt sätt istället för i sekvens.
• Hastigheten på DNA-replikationsgafflar skiljer sig markant mellan olika stadier.
• En högre frekvens av kromosomfel uppträder under 4-cell stadiet av utvecklingen.

Tidigare studier visade att DNA-replikation sker i en viss ordning. Men den senaste forskningen visar att i embryon med 1 eller 2 celler sker DNA-duplicering jämnt. Vid 4-cellstadiet ändras denna jämna replikation till en sekventiell process. DNA-dupliceringsprocessen är långsammare i dessa tidiga stadier, vilket kan leda till fler fel.

Den nya förståelsen av embryonal DNA-replikation är viktig. Övergången mellan 4-cell- och 8-cell-stadiet är en känslig period. Kromosomfel under detta stadium kan leda till tillstånd som Downs syndrom eller resultera i misslyckade graviditeter. Genom att använda sin enkelcellsgenomikteknik som de kallar scRepli-seq, upptäckte forskarna att 13% av cellerna hade kromosomavvikelser under detta stadium, vilket indikerar att hastigheten på DNA-replikationen är avgörande.

Läs också:

Idag · 12:24

Innovativ process förvandlar växtavfall till grönt flygbränsle

Dessa resultat kan förbättra provrörsbefruktning (IVF) genom att minska kromosomproblem. Genom att noggrant övervaka och eventuellt ingripa vid en kritisk tidpunkt kan läkare minska risken för missfall och utvecklingsproblem.

Vi måste fortfarande ta reda på om dessa resultat gäller för mänskliga embryon. Om mänskliga embryon visar samma mönster och svagheter vid DNA-kopiering, kan denna studie leda till stora förbättringar inom reproduktionsmedicin. Framtida studier kan också fokusera på att stärka processen för DNA-kopiering eller göra den snabbare för att undvika fel.

Denna upptäckt väcker nya frågor om vad som händer med celler som har kromosomavvikelser. Reparerar dessa celler sig själva, eller avlägsnas de under embryots utveckling? Att förstå hur dessa processer fungerar kan leda till nya sätt att skydda embryots hälsa och livskraft.

Den här studien belyser hur komplext den tidiga embryonala utvecklingen kan vara och banar väg för forskning som kan förbättra den reproduktiva framgången.