Danno al DNA in ovociti umani

Nei modelli animali, in particolare nella vacca e nel topo, la ripresa del processo meiotico può essere raggiunto in vitro in maniera molto efficiente da ovociti raccolti da follicoli di Graaf, con tassi di maturazione a MII superiori all’ 80-90 %. Al contrario, nella nostra specie, solo il 50-60% degli ovociti immaturi raggiunge la fase matura in vitro.

La percentuale ridotta raggiunta attraverso la maturazione meiotica degli ovociti nella specie umana potrebbe essere dovuta alle inadeguate condizioni dei sistemi maturazione in vitro (IVM). In alternativa, potrebbe dipendere anche dal fatto che alcuni ovociti immaturi sono intrinsecamente incapaci di sostenere la ripresa della meiosi e la conseguente progressione come risultato, ad esempio, dell’attivazione di punti di controllo del ciclo cellulare. Il fallimento della meiosi ovocitaria trova implicazioni cliniche significative non solo per i trattamenti di riproduzione assistita in cui gli ovociti maturano in vitro, ma anche per i cicli di FIVET convenzionali, in cui fino al 30% di tutti gli ovociti recuperati non matura in vivo nonostante la piena esposizione alle gonadotropine.

In un recente studio (1), Biogenesi (Italia) ha esplorato le possibilità che gli ovociti umani immaturi potrebbero essere affetti da danni al DNA e che tale condizione, o l’incapacità di attivare un’azione di riparazione del DNA danneggiato, si associ alla impossibilità di avviare il processo della meiosi. I danni del DNA rappresentano un trauma molto comune al quale tutte le cellule sono esposte durante la loro vita, seguendo la loro esposizione a mutageni, o come conseguenza di patologie o dell’ invecchiamento. Gli ovociti dei mammiferi sono particolarmente esposti ai danni del DNA.

Infatti, al momento della formazione dei follicoli primordiali, le rotture della doppia elica del DNA – rotture a doppio filamento (DSBs) – hanno rilevanza per la ricombinazione meiotica, consentendo lo scambio di porzioni di DNA fra cromosomi omologhi. Inoltre, i danni al DNA possono accumularsi potenzialmente durante il lungo periodo di latenza degli ovociti (che puó durare fino a più di 40 anni nelle donne) che ne precede la crescita e la maturazione.

Per verificare questa l’ipotesi, lo studio di Biogenesi ha valutato la presenza di siti di DSB e la presenza di una risposta di riparazione rilevando i due markers gH2AX e RAD51, rispettivamente, utilizzando immunofluorescenza e microscopio confocale come strumento di indagine. gH2AX è una proteina che rende accessibile e modifica il luogo della lesione, agendo anche da catalizzatore per il reclutamento dei fattori di riparazione del DNA necessari. Rad51 è il componente principale del meccanismo enzimatico che assicura la ricombinazione omologa e la riparazione senza errori dei siti di DSB.

Nello studio condotto dal team di Biogenesi, siti singoli o multipli di DSB sono stati osservati in quasi la metà (47%) degli ovociti immaturi recuperati da cicli di FIV. In ovociti della stessa fonte che non sono stati poi in grado di riprendere il processo di meiosi in vitro, gli DSB erano presenti in molti di più (81%). Negli stessi gruppi di ovociti, il verificarsi di una risposta di riparazione del DNA, come suggerito da positività al Rad51, è stata osservata con percentuali (42,1% e 74,1%, rispettivamente) che rispecchiano quelle che esprimono la presenza di danni al DNA.

Questi risultati sono coerenti con l’ipotesi che la presenza di danni al DNA innesca un arresto del processo di meiosi per consentire l’espressione di una risposta tempestiva di riparazione. Pur significativo di per sé, il presente studio include solo ovociti immaturi. In studi futuri, sarà importante stabilire se anche gli ovociti maturi sono influenzati dai danni nel DNA. Infatti, l’eventuale presenza di DNA danneggiato in ovociti maturi, comporta importanti implicazioni. Un recente studio condotto nel topo indica che i danni del DNA non possono essere rilevati o riparati durante la maturazione degli ovociti, per cui possono essere trasmessi all’embrione.

Lo studio estende i dati precedenti al verificarsi di DSB e dell’ esistenza di un segnale di risposta di riparazione del DNA in ovociti umani immaturi adulti (21). Inoltre suggerisce per la prima volta che i danni al DNA possano essere una causa di arresto meiotico. Questo aspetto apre nuove strade per la ricerca futura sulla integrità genetica come un nuovo biomarker della qualità ovocitaria.

 

1) Coticchio G, Dal Canto M, Guglielmo M-C, Albertini DF, Renzini MM, Merola M, Lain M, Sottocornola M, De Ponti E, Fadini R. Double-strand DNA breaks and repair response in human immature oocytes and their relevance to meiotic resumption. J Assist Reprod Genet. In press http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26238391

 

Dr. Giovanni Coticchio
Coordinatore Scientifico di Biogenesi