Τα μιτοχόνδρια ως βιοδείκτες στους γαμέτες και τα προεμφυτευτικά έμβρυα
Authors: Τσίρκα Γεωργία 
Published: June 2024

Οι συγγενείς κλάδοι της γενετικής και της μοριακής βιολογίας είναι από τα σημαντικότερα πεδία της σύγχρονης βιολογίας. Αποτελούν και οι δύο αυτοί κλάδοι εργαλεία για την κατανόηση της λειτουργίας του συνόλου των γονιδίων, των βιολογικών μονοπατιών και των βιοσυστημάτων. Η εφαρμογή τους στις επιστήμες υγείας είναι η αιχμή του δόρατος για την ακριβή διάγνωση και την στοχευμένη εξατομικευμένη αντιμετώπιση πολλών νοσημάτων του ανθρώπου. Η Ιατρικώς Υποβοηθούμενη Αναπαραγωγή είναι ένα από τα πεδία που εφαρμόζονται συστηματικά οι γνώσεις της γενετικής και μοριακής βιολογίας και συνεπώς άμεσα εξαρτημένη από τις επιστημονικές εξελίξεις στους τομείς της μοριακής γενετικής, της βιοτεχνολογίας και της βιοιατρικής. Το DNA χωρίς κύτταρα ή ελεύθερο DNA (cfDNA) έχει αναδειχθεί ως ένας πολλά υποσχόμενος υποψήφιος βιοδείκτης. Το cfDNA, αποτελείται από μικρά θραύσματα DNA, είναι στην ουσία δίκλωνο εξωκυτταρικό μόριο, αποτελείται από πυρηνικό και μιτοχονδριακό DNA, απελευθερώνεται κυρίως από τον πυρήνα εξαιτίας αποπτωτικών ή νεκρωτικών διαδικασιών, έχει τη δυνατότητα να φέρει επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο αξιολογούμε τη βιωσιμότητα του εμβρύου στις διαδικασίες εξωσωματικής γονιμοποίησης καθώς πρόσφατα έχει αποδειχθεί χρήσιμος βιοδείκτης στην προεμφυτευτική διάγνωση. Η μη επεμβατική φύση του και η δυνατότητα παρακολούθησης σε πραγματικό χρόνο το καθιστούν μια συναρπαστική οδό για την προώθηση του τομέα των τεχνολογιών υποβοηθούμενης αναπαραγωγής. Καθώς η πρόοδος και οι μεθοδολογίες της έρευνας βελτιώνονται, το cfDNA θα μπορούσε να γίνει ένα πολύτιμο εργαλείο στη διαδικασία της εξωσωματικής γονιμοποίησης. Το ωοθυλακικό υγρό, στο οποίο συναντάται κυρίως ελεύθερο DNA, αποτελεί πρόσφορο υλικό έρευνας των μιτοχονδρίων καθώς αποτελεί το μικροπεριβάλλον που είναι απαραίτητο για την ανάπτυξη των ωαρίων και διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στην επιτυχία γονιμοποίησης και στην εμβρυική ανάπτυξη. Τα τελευταία χρόνια, επίσης, παρατηρείται μια τάση στην μελέτη της βιολογίας των μιτοχονδρίων με σκοπό την προαγωγή γνώσεων σχετικά με την βιωσιμότητα των προεμφυτευτικών εμβρύων που δημιουργούνται στην διάρκεια των τεχνικών υποβοηθούμενης αναπαραγωγής. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή, εξετάστηκαν συγκεκριμένες πτυχές της μιτοχονδριακής βιολογίας των ωοθυλακίων με σκοπό την μελέτη τους ως πιθανών βιοδεικτών στην κλινική εμβρυολογία και τη βιολογία της αναπαραγωγής και θα συμβάλλουν στην πρόοδο της σύγχρονης Ιατρικής της Υποβοηθούμενης Αναπαραγωγής. Εφόσον έχει δειχθεί ότι τα υψηλά επίπεδα ελεύθερου DNA και κυρίως του ελεύθερου μιτοχονδριακού DNA μπορεί να έχουν συσχέτιση με χαμηλής ποιότητας ωάρια και μειωμένη αναπτυξιακή δυνατότητα των προεμβρύων, θεωρήθηκε σκόπιμο να μελετηθεί η ποιοτική και ποσοτική τους έκφραση, με στόχο την διερεύνηση της πιθανής κλινικής αξίας των επιπέδων τους. Το κύριο βιολογικό υλικό που χρησιμοποιήθηκε είναι το ωοθυλακικό υγρό και τα κοκκώδη κύτταρα που εμπεριέχονται σε αυτό, συλλέχθηκε από γυναίκες που υποβάλλονται σε εξωσωματική γονιμοποίηση και αναλύθηκε με την τεχνική της real time PCR. Τέλος, μεγαλύτερη βαρύτητα δόθηκε στην μελέτη του μιτοχονδριακού DNA, καθώς εκτιμάται ότι τα μιτοχόνδρια είναι ο συνδετικός κρίκος που θα μπορούσε να συνδέσει την επιστήμη της ανθρώπινης αναπαραγωγής, με νέες προγνωστικές και διαγνωστικές παρεμβάσεις στην υπογονιμότητα και ενδεχομένως σε νέες θεραπείες. Η ανάλυσή μας έδειξε ότι το επίπεδο του FF-cf-mtDNA ήταν χαμηλότερο στην ομάδα των γυναικών σε προχωρημένη ηλικία από ότι στις ομάδες των γυναικών με PCOS και αυτών χωρίς κάποια ενδοκρινική διαταραχή. Επιπλέον, θα καταγραφεί ο αριθμός αντιγράφων mtDNA με σκοπό την διερεύνηση για το εάν ο αριθμός αυτός αποτελεί αξιόπιστο βιοδείκτη, ανεξάρτητο από την μορφολογία, την ηλικία, την ανευπλοειδία και τον προεμφυτευτικό γενετικό έλεγχο κι αν η χρήση του μπορεί να οδηγήσει σε υψηλότερα ποσοστά επιτυχούς εμφύτευσης σε γυναίκες που υπόκεινται σε υποβοηθούμενη αναπαραγωγή. Ακόμη, παρατηρήθηκε σημαντική θετική συσχέτιση μεταξύ του FF-cf-mtDNA και του αριθμού των ώριμων (MII) ωαρίων. Το κύριο ζήτημα που προέκυψε από την έρευνά μας είναι το γεγονός ότι ενώ η αναλογία mtDNA/nDNA αυξάνεται με την ηλικία της γυναίκας, ο αριθμός των μιτοχονδρίων μειώνεται με την ηλικία της γυναίκας. Συλλογικά, τα δεδομένα δείχνουν ότι η σχετική αναλογία cf-mtDNA προς περιεχόμενο cf-nDNA στο ωοθυλακικό υγρό μπορεί να είναι ένας αποτελεσματικός προγνωστικός παράγοντας για την αξιολόγηση της απόδοσης του αντίστοιχου ωοκυττάρου που σχετίζεται με την ηλικία στην εξωσωματική γονιμοποίηση.