Biolozi otkrili kako gen raka dojke utiče na plodnost: Genetske mutacije reproduktivnih ćelija mogu da uzrokuju neplodnost

Poznati gen raka dojke može da utiče na plodnost, a taj mehanizam otkrili su biolozi sa University of Oregon. Mutacije u genu BRCA1 naglo povećavaju rizik od razvoja raka dojke kod žene, a pacijentkinje sa BRCA1 genom, osim neželjenih efekata lečenja raka, često se suočavaju sa izazovima plodnosti.

Mutiran gen raka dojke može da dovede do neplodnosti

Istraživači sa University of Oregon sada su otkrili da gen igra važnu ulogu u kontroli kvaliteta tokom specijalizovanog procesa deobe ćelija koji stvara jajnu ćeliju i spermu. Kada BRCA1 mutira i ne može da obavlja ovu ulogu, razvoj jajnih ćelija i sperme završava sa mnogim genetskim greškama koje mogu da dovedu do neplodnosti.

– Ovo je revolucionarno otkriće koje omogućava potencijalne terapijske puteve za ispravku ili lečenje problema plodnosti kod pacijentkinja sa BRCA1. Pretpostavlja se da je BRCA1 umešan, ali mehanizam koji mu to omogućava bio je uglavnom nepoznat – kaže Diana Libuda, profesor na Institute of Molecular Biology.

S obzirom na to da neplodnost može da ima mnogo različitih osnovnih uzroka, razumevanje onoga što je pokreće u određenim slučajevima moglo bi na kraju da omogući lekarima da izaberu ciljaniji pristup lečenju.

Greške tokom „popravke“ DNK dovode do genetskih mutacija u vitalnim reproduktivnim ćelijama

Profesorka Libuda i njene kolege opisale su nalaz studije u radu objavljenom u časopisu eLife. Njena laboratorija proučava molekularne mehanizme „popravke“ DNK tokom mejoze, procesa kojim se prave jajne ćelije i spermatozoidi. Greške tokom ovog procesa dovode do genetskih mutacija u vitalnim reproduktivnim ćelijama, koje potom mogu da se prenose kroz generacije ili uzrokuju neplodnost.

Laboratorija sprovodi istraživanje koristeći C. elegans, sićušnu vrstu crva. Iako su veličine glave igle, crvi dele većinu gena sa ljudima. To ih čini odličnim kandidatima za otkrivanje genetskih mehanizama koji stoje iza ključnih funkcija poput reprodukcije. U crvima, naučnici mogu da naprave genetske modifikacije i zatim brzo vide kako se one odvijaju tokom generacija. Ovakva  istraživanja nemoguće je raditi na ljudskim subjektima, ali mogu da imaju veliki uticaj na medicinska istraživanja.

U stvari, Nobelova nagrada za medicinu i fiziologiju 2024. pripala je istraživačima koji rade sa C. elegans, a koji su otkrili novu vrstu molekula koji utiče na regulaciju gena – vitalni proces koji, kada se pokvari, može da dovede do raka, urođenih mana i mnoge druge komplikacije.

Oštećenje i obnova DNK omogućila naučnicima da otkriju kako gen raka dojke utiče na plodnost

Jajne ćelije i spermatozoidi imaju posebne mehanizme za obnovu prekida DNK lanca do kojih dolazi tokom njihovog razvoja. Te „pauze“ su suštinski deo formiranja sperme i jajnih ćelija, proces kada se stvara genetska raznolikost, kada hromozomi razmenjuju genetske informacije. Obično, kada se DNK razbije, a zatim obnovi, proces ostavlja za sobom sićušni ožiljak. Ali, procesi popravke tokom formiranja sperme i jajne ćelije obično su besprekorni i ne ostavljaju genetski trag za sobom. I zbog toga ih je teško proučavati.

Pre nekoliko godina laboratorija profesorke Libudin razvila je način da otkrije te nevidljive popravke uzgojem crva kako bi imali gen koji kodira fluorescentni protein na određenom mestu. Gen je u početku podeljen, tako da ne funkcioniše. Ali, kada se DNK prekine i popravi na tom specifičnom mestu, dve polovine fluorescentnog gena se spoje i crv sija. Istraživači mogu da kažu da li je došlo do prekida i popravke gledajući koji crvi sijaju. Taj pristup im je od tada omogućio da otkriju kako BRCA1 i drugi geni utiču na plodnost.

Doživotna zaliha jajnih ćelija kod ženske osobe razvija se još dok je fetus

BRCA1 je gen za kontrolu kvaliteta tokom procesa formiranja jajne ćelije, koji osigurava da se popravke DNK dese na pravi način, otkrili su biolozi. Doživotna zaliha jajnih ćelija razvija se kada je žena još fetus, tako da tada počinju i problemi sa plodnošću, što naučnici nazivaju „niskom rezervom jajnika“.

Istraživači naglašavaju da bi shvatanje ovih mehanizama i veličina njihovog uticaja mogli da  pomognu parovima koji nose BRCA1 mutacije da se bolje pripreme za tretmane plodnosti, kako finansijski tako i mentalno.

Iako se BRCA1 često dovodi u vezu sa zdravljem žena, rak dojke – i neplodnost – nisu samo ženski problemi. Tim istraživača iz laboratorije profesorke Libudin trenutno razmatra kako BRCA1 posebno utiče na održivost sperme. Takođe istražuju druge gene koji bi mogli da budu uključeni u popravku DNK tokom formiranja jajne ćelije i spermatozoida.