Nachrichten | Team der Hebräischen Universität Jerusalem entdeckt neue Zilienstruktur in Eizellen und liefert Einblicke in die menschliche Unfruchtbarkeit
Nachrichten | Team der Hebräischen Universität Jerusalem entdeckt neue Zilienstruktur in Eizellen und gewinnt Erkenntnisse zur menschlichen Unfruchtbarkeit
Der Mensch teilt nahezu 70% seiner Gene mit einem kleinen tropischen Fisch, dem Zebrabärbling. Diese große Ähnlichkeit sowie die transparenten Embryonen und die schnelle Entwicklung haben den Zebrabärbling zu einem weit verbreiteten Modellorganismus in Biologie und Medizin gemacht.
Bei der Echtzeitbeobachtung von Zebrabärblings-Eizellen entdeckte ein von Dr. Yaniv Elkouby an der medizinischen Fakultät der Hebräischen Universität Jerusalem (HU) geleitetes Team unerwartet eine bislang unbekannte Zellstruktur: ein spiralförmiges, faserartiges Zilium, das sich von der Eizelle in den sie umgebenden Verband aus Eizellen erstreckt. Die Entdeckung stellt das herkömmliche Verständnis der Struktur von Eizellen infrage und könnte eine neue Richtung für die Erforschung von Unfruchtbarkeit und Fehlgeburten durch Chromosomenanomalien beim Menschen eröffnen.
Ein Zilium, das Chromosomen bewegt, könnte für die reproduktive Gesundheit entscheidend sein
Weitere Untersuchungen zeigten, dass das neu entdeckte Zilium funktionsfähig ist. Durch seine Verbindung mit dem inneren „Kabelsystem“ der Eizelle zieht es während der Meiose die Chromosomen und positioniert sie präzise. Dadurch trägt es dazu bei, das genetische Material während der Reifung der Eizelle genau und systematisch zu ordnen.
„Dieses äußere Zilium wirkt wie ein Anker: Es stabilisiert den gesamten Mechanismus zur Chromosomenkontrolle, damit dieser effizient und zuverlässig arbeiten kann“, erklärte Dr. Elkouby. Dieser Prozess ist für die gesunde Entwicklung der Eizelle und die Fähigkeit, einen gesunden Embryo zu bilden, entscheidend.
Später fand das Team dieselbe Struktur auch in den Spermien des Zebrabärblings sowie in Eizellen und Spermien von Mäusen. Dies deutet darauf hin, dass das Zilium ein weit verbreiteter und bislang weitgehend übersehener Bestandteil der Evolution von Keimzellen sein könnte.
Vom Fisch zum Menschen: Eine Zilienstörung könnte einen neuen Mechanismus der Unfruchtbarkeit aufzeigen
Bei der menschlichen Fortpflanzung führen Fehler bei der Ausrichtung oder Trennung von Chromosomen häufig zu einer abnormalen Embryonalentwicklung, Fehlgeburten oder Unfruchtbarkeit. Die Ursachen dieser Fehler sind noch nicht vollständig geklärt. Die neu identifizierte Zilienstruktur, die eng an der Organisation der Chromosomen beteiligt ist, könnte ein bislang fehlendes Teil der Erklärung sein.
Einige seltene genetische Erkrankungen, sogenannte Ziliopathien, verursachen bekanntermaßen eine eingeschränkte Fruchtbarkeit und schwere Entwicklungsstörungen bei Säuglingen und Kindern. Diese Probleme wurden im Allgemeinen anderen bekannten Zilientypen zugeschrieben. Die Entdeckung dieses neuen Ziliums bietet eine weitere mögliche Erklärung.
Wie Dr. Elkouby anmerkte: „Die Identifizierung dieser Mechanismen bringt uns der Entwicklung von Lösungen einen Schritt näher.“
Fortgeschrittene Zell- und Bildgebungsforschung
Um die dynamische Funktion des Ziliums zu beobachten, entwickelte und nutzte das Team fortschrittliche Methoden, darunter hochauflösende Live-Mikroskopie, dreidimensionale Bildgebung, die Kultivierung von Eierstockgewebe, Laserablation und -manipulation sowie mehrere Analysen genetischer Mutationen. Zusammengenommen ermöglichten diese Techniken den ersten klaren Einblick in die Struktur und ihre Funktion.
Die Studie wurde gemeinsam von den Doktoranden Avishag Mytlis und Vineet Kumar aus dem Team von Dr. Elkouby geleitet. Internationale Unterstützung kam aus dem Labor von Dr. Sudipto Roy am Institute of Molecular and Cell Biology (Proteos) in Singapur sowie aus dem Labor von Dr. Ruxandra Bachmann-Gagescu an der Universität Zürich.
Die Ergebnisse wurden in Science in einer Studie mit dem Titel „Biomechanical control of meiotic chromosomal bouquet and germ cell morphogenesis by the zygotene cilium“ veröffentlicht.
Nachrichten | Team der Hebräischen Universität Jerusalem entdeckt neue Zilienstruktur in Eizellen und liefert Einblicke in die menschliche Unfruchtbarkeit
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Der Mensch teilt nahezu 70% seiner Gene mit einem kleinen tropischen Fisch, dem Zebrabärbling. Diese große Ähnlichkeit sowie die transparenten Embryonen und die schnelle Entwicklung haben den Zebrabärbling zu einem weit verbreiteten Modellorganismus in Biologie und Medizin gemacht.
Bei der Echtzeitbeobachtung von Zebrabärblings-Eizellen entdeckte ein von Dr. Yaniv Elkouby an der medizinischen Fakultät der Hebräischen Universität Jerusalem (HU) geleitetes Team unerwartet eine bislang unbekannte Zellstruktur: ein spiralförmiges, faserartiges Zilium, das sich von der Eizelle in den sie umgebenden Verband aus Eizellen erstreckt. Die Entdeckung stellt das herkömmliche Verständnis der Struktur von Eizellen infrage und könnte eine neue Richtung für die Erforschung von Unfruchtbarkeit und Fehlgeburten durch Chromosomenanomalien beim Menschen eröffnen.
Ein Zilium, das Chromosomen bewegt, könnte für die reproduktive Gesundheit entscheidend sein
Weitere Untersuchungen zeigten, dass das neu entdeckte Zilium funktionsfähig ist. Durch seine Verbindung mit dem inneren „Kabelsystem“ der Eizelle zieht es während der Meiose die Chromosomen und positioniert sie präzise. Dadurch trägt es dazu bei, das genetische Material während der Reifung der Eizelle genau und systematisch zu ordnen.
„Dieses äußere Zilium wirkt wie ein Anker: Es stabilisiert den gesamten Mechanismus zur Chromosomenkontrolle, damit dieser effizient und zuverlässig arbeiten kann“, erklärte Dr. Elkouby. Dieser Prozess ist für die gesunde Entwicklung der Eizelle und die Fähigkeit, einen gesunden Embryo zu bilden, entscheidend.
Später fand das Team dieselbe Struktur auch in den Spermien des Zebrabärblings sowie in Eizellen und Spermien von Mäusen. Dies deutet darauf hin, dass das Zilium ein weit verbreiteter und bislang weitgehend übersehener Bestandteil der Evolution von Keimzellen sein könnte.
Vom Fisch zum Menschen: Eine Zilienstörung könnte einen neuen Mechanismus der Unfruchtbarkeit aufzeigen
Bei der menschlichen Fortpflanzung führen Fehler bei der Ausrichtung oder Trennung von Chromosomen häufig zu einer abnormalen Embryonalentwicklung, Fehlgeburten oder Unfruchtbarkeit. Die Ursachen dieser Fehler sind noch nicht vollständig geklärt. Die neu identifizierte Zilienstruktur, die eng an der Organisation der Chromosomen beteiligt ist, könnte ein bislang fehlendes Teil der Erklärung sein.
Einige seltene genetische Erkrankungen, sogenannte Ziliopathien, verursachen bekanntermaßen eine eingeschränkte Fruchtbarkeit und schwere Entwicklungsstörungen bei Säuglingen und Kindern. Diese Probleme wurden im Allgemeinen anderen bekannten Zilientypen zugeschrieben. Die Entdeckung dieses neuen Ziliums bietet eine weitere mögliche Erklärung.
Wie Dr. Elkouby anmerkte: „Die Identifizierung dieser Mechanismen bringt uns der Entwicklung von Lösungen einen Schritt näher.“
Fortgeschrittene Zell- und Bildgebungsforschung
Um die dynamische Funktion des Ziliums zu beobachten, entwickelte und nutzte das Team fortschrittliche Methoden, darunter hochauflösende Live-Mikroskopie, dreidimensionale Bildgebung, die Kultivierung von Eierstockgewebe, Laserablation und -manipulation sowie mehrere Analysen genetischer Mutationen. Zusammengenommen ermöglichten diese Techniken den ersten klaren Einblick in die Struktur und ihre Funktion.
Die Studie wurde gemeinsam von den Doktoranden Avishag Mytlis und Vineet Kumar aus dem Team von Dr. Elkouby geleitet. Internationale Unterstützung kam aus dem Labor von Dr. Sudipto Roy am Institute of Molecular and Cell Biology (Proteos) in Singapur sowie aus dem Labor von Dr. Ruxandra Bachmann-Gagescu an der Universität Zürich.
Die Ergebnisse wurden in Science in einer Studie mit dem Titel „Biomechanical control of meiotic chromosomal bouquet and germ cell morphogenesis by the zygotene cilium“ veröffentlicht.
Quelle der Geschichte:
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