Ερευνητές από το πανεπιστήμιο του Standford κατάφεραν πρόσφατα να καθορίσουν ολόκληρη τη γενετική ακολουθία 91 ανθρώπινων σπερματοζωαρίων, τα οποία προήλθαν από τον ίδιο άνδρα. Τα ευρήματα, τα οποία συνιστούν το αποκορύφωμα μιας δεκαετούς προσπάθειας στο εργαστήριο, προσφέρουν μια μικρή αλλά συναρπαστική άποψη της φυσικά επερχόμενης γενετικής ποικιλομορφίας σε ένα άτομο. Παράλληλα, είναι η πρώτη φορά που αναφέρεται ολόκληρη η ακολουθία του γονιδιώματος ενός ανθρώπινου γαμέτη. Οι γαμέτες είναι τα κύτταρα μέσω των οποίων οι γονείς περνούν τα φυσικά τους χαρακτηριστικά στα παιδιά.
Οι ερευνητές επισημαίνουν πως έχουν πλέον συσκευές που επιτρέπουν τον συστηματικό καθορισμό της αλληλουχίας ολόκληρου του γονιδιώματος μεμονωμένων κυττάρων με ενισχυμένη ακρίβεια, το οποίο διευρύνει τις δυνατότητες στη διερεύνηση του καρκίνου, της υπογονιμότητας και πολλών άλλων διαταραχών.
Η ακολουθία των σπερμοκυττάρων είναι ιδιαίτερα σημαντική λόγω μιας φυσικής διαδικασίας που ονομάζεται ανασυνδυασμός και η οποία διασφαλίζει ότι το μωρό έχει DNA και από τους 4 γονείς των γονέων του. Μέχρι τώρα οι επιστήμονες έπρεπε να στηρίζονται σε γενετικές μελέτες πληθυσμών για την εκτίμηση της συχνότητας του ανασυνδυασμού σε ένα ωάριο ή ένα σπερματοζωάριο, καθώς και του βαθμού ανάμειξης του γενετικού υλικού.
Ο καθορισμός της γενετικής ακολουθίας μεμονωμένων κυττάρων μπορεί να επιτρέψει τη χαρτογράφηση και την κατανόηση ακόμα και των πιο λεπτών διαφορών του ανασυνδυασμού ανάμεσα στα διάφορα άτομα. Με αυτόν τον τρόπο, θα διερευνηθούν τόσο οι θεμελιώδεις δυναμικές του ανασυνδυασμού στους ανθρώπους όσο και το ενδεχόμενο εμπλοκής τους σε ζητήματα που σχετίζονται με την ανδρική υπογονιμότητα.
Η μελέτη του Standford έδειξε πως οι προηγούμενες πληθυσμιακές εκτιμήσεις ήταν απροσδόκητα ακριβείς, αποκαλύπτοντας ότι ένα σπερματοζωάριο μπορεί να έχει κατά μέσο όρο περίπου 23 ανασυνδυασμούς. Τα μεμονωμένα σπερματοζωάρια βρέθηκαν να διαφέρουν σημαντικά μεταξύ τους και ως προς τον βαθμό της ανάμειξης του γενετικού υλικού και ως προς τον αριθμό και τη σοβαρότητα των γενετικών μεταλλάξεων που προκύπτουν αυθόρμητα. Σε δύο σπερματοζωάρια, μάλιστα, παρατηρήθηκε ότι έλειπαν δύο ολόκληρα χρωμοσώματα.
Τα ευρήματα της μελέτης έχουν πολύ μεγάλο ενδιαφέρον για τους ιατρούς και τους ερευνητές που ασχολούνται με την υπογονιμότητα, από τη στιγμή που για πρώτη φορά γίνεται δυνατή η χαρτογράφηση των ανασυνδυασμών και της συχνότητας των μεταλλάξεων για καθένα σπερματοζωάριο ενός ατόμου. Είναι λοιπό πλέον δυνατή η εξατομικευμένη διερεύνηση και η λήψη αποφάσεων που θα μπορούσαν ενδεχομένως να συμβάλλουν στο γενετικό status ενός εμβρύου καθώς και στη διάγνωση διαταραχών ή τον εντοπισμό πιθανών προβλημάτων.
Τα περισσότερα κύτταρα του ανθρώπινου οργανισμού έχουν δύο αντίγραφα για καθένα από τα 23 χρωμοσώματα. Ο ανασυνδυασμός συμβαίνει κατά τη διάρκεια μιας διαδικασίας που ονομάζεται μείωση, η όποια διαχωρίζει το αντίγραφο κάθε χρωμοσώματος σε ένα σπερματοζωάριο ή ένα ωάριο. Η ένωση ενός σπερματοζωαρίου με ένα ωάριο, το γονιμοποιημένο δηλαδή ωάριο, έχει ολοκληρωμένο DNA.
Για να εξασφαλιστεί η τακτική κατανομή του γενετικού υλικού, κατά τη διάρκεια του ανασυνδυασμού τα ζευγάρια των χρωμοσωμάτων μπαίνουν σε σειρά στο κέντρο του κυττάρου. Κατά τη διάρκεια της στενής αυτής επαφής τους, μικρά τμήματα των ομολόγων χρωμοσωμάτων ανταλλάσσονται συχνά, με αυθόρμητο τρόπο, μεταξύ τους. Η παραπάνω διαδικασία έχει ως αποτέλεσμα πολύ μεγαλύτερη γενετική ποικιλομορφία σε έναν ενδεχόμενο απόγονο, σε σύγκριση με αυτήν που θα υπήρχε, εάν διαχωρίζονταν ακέραια τα χρωμοσώματα στα αναπαραγωγικά κύτταρα.
Τα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά της γενετικής αυτής ανάμειξης είναι μοναδικά για κάθε ωάριο και για κάθε σπερματοζωάριο και, επιτέλους, οι ερευνητές μπόρεσαν να τα παρατηρήσουν λεπτομερώς. Επισημαίνουν, μάλιστα, πόσο ενδιαφέρον είναι το γεγονός ότι αυτό που συμβαίνει στο σώμα ενός ατόμου αντικατοπτρίζει αυτό που συμβαίνει κατά μέσο όρο στον πληθυσμό.
Κατά τη διαδικασία του αναδιπλασιασμού μπορεί να προκύψουν μεγάλα προβλήματα, τα οποία περιλαμβάνουν την απώλεια μικρών τμημάτων ή ακόμα και ολόκληρων χρωμοσωμάτων. Μπορεί, ωστόσο, να είναι πολύ δύσκολο για τους ερευνητές στο πεδίο της γονιμότητας να αναγνωρίσουν τα πιθανά προβλήματα. Υποστηρίζουν, μάλιστα, ότι η εκτίμηση της βιωσιμότητας του σπέρματος που γίνεται με τις περισσότερες από τις διαθέσιμες τεχνικές σήμερα είναι αρκετά αδρή.
Για τη διεξαγωγή της παρούσας μελέτης, οι ερευνητές απομόνωσαν και καθόρισαν την ακολουθία 100 σπερμοκυττάρων από έναν 40χρονο άνδρα. Ο άνδρας έχει έναν υγιή απόγονο και το δείγμα σπέρματος που έδωσε φαινόταν φυσιολογικό. Η ακολουθία ολόκληρου του γονιδιώματός του είχε καθοριστεί ήδη με μεγάλη ακρίβεια και συγκρίθηκε με την ακολουθία του γενετικού υλικού των σπερματοζωαρίων, έτσι ώστε να παρατηρηθεί πού έλαβε χώρα ο κάθε ανασυνδυασμός.
Οι επιστήμονες επίσης αναγνώρισαν 25 με 36 νέες μονονουκλεοτιδικές μεταλλάξεις σε κάθε σπερματοζωάριο που δεν ήταν παρούσες σε ολόκληρο το γονιδίωμα του υποκειμένου. Οι μεταλλάξεις αυτές είναι ακόμα ένας τρόπος επίτευξης της γενετικής ποικιλομορφίας, οι οποίες, εάν λάβουν χώρα σε συγκεκριμένα σημεία του γονιδιώματος, μπορεί να έχουν επιπτώσεις διαγραφής του γενετικού υλικού.
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι τα μεμονωμένα σπερματοζωάρια καταστράφηκαν από τη διαδικασία του καθορισμού της αλληλουχίας, το οποίο σημαίνει ότι δεν μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την επίτευξη γονιμοποίησης. Ωστόσο, η παραπάνω διαδικασία είναι πιθανό να συνδράμει στη διάγνωση διαταραχών της ανδρικής αναπαραγωγικής υγείας και να βοηθήσει τα ζευγάρια να αξιολογήσουν καλύτερα τις εναλλακτικές τους. Μπορεί επίσης να παρέχει πληροφορίες σχετικά με την αλλαγή της ποιότητας των σπερματοζωαρίων και της ανδρικής γονιμότητας, με την αύξηση της ηλικίας.
Οι ερευνητές, λοιπόν, υποστηρίζουν ότι η μέθοδος αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ένα σύστημα πρώιμης ανίχνευσης των ανδρών που ίσως έχουν αναπαραγωγικά προβλήματα. Ελπίζουν, μάλιστα, να καταφέρουν στο μέλλον να αναγνωρίζουν τα υγιή σπερματοζωάρια που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για εξωσωματική γονιμοποίηση, χωρίς να τα καταστρέφουν. Το DNA, άλλωστε, είναι η πρώτη ύλη που καθορίζει τις δυνατότητες του σπερματοζωαρίου. Όσο περισσότερα ξέρουμε για τη γενετική του ακολουθία, τόσο καλύτερα θα κατανοήσουμε την ανθρώπινη γονιμότητα.
Πηγή: medicalnewstoday
Χειρουργός, Ουρολόγος-Ανδρολόγος,
συνεργάτης του Ανδρολογικού Ινστιτούτου Αθηνών,
www.andrologia.gr
