ข่าว | อายุของบิดาส่งผลต่อตัวอ่อนอย่างไร? งานวิจัยพบจุดเปลี่ยนสำคัญใน RNA ของอสุจิ
เมื่อผู้ชายชะลอการมีบุตรมากขึ้น ผลของอายุบิดต่อผลลัพธ์ด้านการเจริญพันธุ์และสุขภาพของบุตรจึงได้รับความสนใจมากขึ้น การศึกษาล่าสุดใน EMBO Journal พบจุดเปลี่ยนระดับโมเลกุลที่เด่นชัด เมื่อ RNA ขนาดเล็กชนิดไม่เข้ารหัสในอสุจิเปลี่ยนจากภาวะ “อายุน้อย” เป็น “ชรา” ซึ่งเรียกว่า “หน้าผาแห่งความชรา” การเปลี่ยนแปลงที่คงอยู่สูงในเชิงวิวัฒนาการนี้อาจเป็นเบาะแสใหม่เกี่ยวกับกลไกของผลกระทบจากอายุบิดาที่มากขึ้น
ทีมใช้เทคโนโลยี PANDORA-seq ที่พัฒนาขึ้นก่อนหน้านี้ เพื่อวิเคราะห์ RNA ขนาดเล็กชนิดไม่เข้ารหัส (sncRNAs) ในอสุจิของหนูและมนุษย์ต่างวัยอย่างเป็นระบบ PANDORA-seq ต่างจากการหาลำดับแบบดั้งเดิมตรงที่ลดอคติในการตรวจจับซึ่งเกิดจากการดัดแปลงทางเคมีของ RNA ทำให้พบ RNA ขนาดเล็กที่มาจาก transfer RNA (tsRNAs) และ RNA ขนาดเล็กที่มาจาก ribosomal RNA (rsRNAs) ซึ่งก่อนหน้านี้ตรวจพบได้ยาก
งานวิจัยเรื่องความชราของอสุจิมุ่งเน้นความเสียหายของ DNA และการเปลี่ยนแปลงเมทิลเลชันมาเป็นเวลานาน อย่างไรก็ตาม หลักฐานที่เพิ่มขึ้นบ่งชี้ว่า sncRNAs ในอสุจิช่วยถ่ายทอดข้อมูลจากบิดาข้ามรุ่น อาจมีผลต่อพัฒนาการระยะแรกของตัวอ่อน และอาจกำหนดผลลัพธ์ด้านเมแทบอลิซึมและพัฒนาการทางระบบประสาทของบุตร จึงเกิดแนวคิด “รหัส RNA ของอสุจิ” ซึ่งเสนอว่ารูปแบบ RNA เฉพาะอาจสะท้อนอายุและการสัมผัสสิ่งแวดล้อมของบิดา ตลอดจนมีอิทธิพลต่อสุขภาพของบุตร
ในหนู นักวิจัยวิเคราะห์รูปแบบ RNA ในอสุจิเมื่ออายุ 10, 30, 50, 70 และ 90 สัปดาห์ องค์ประกอบของ tsRNAs และ rsRNAs เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วระหว่าง 50 ถึง 70 สัปดาห์ ก่อให้เกิด “หน้าผาแห่งความชรา” อย่างชัดเจน นี่เป็นการเปลี่ยนผ่านระดับโมเลกุลของประชากร ไม่ใช่การเปลี่ยนฉับพลันเพียงจุดเดียวในแต่ละตัว เมื่อเทียบกับ miRNAs การวิเคราะห์ด้วย tsRNA และ rsRNA แยกความชราระยะแรกกับระยะหลังได้ดีกว่า จึงแสดงให้เห็นคุณค่าของ PANDORA-seq
เนื่องจากเชื่อว่า RNA ในหัวอสุจิมีความสำคัญต่อการทำงานที่เกี่ยวข้องกับพัฒนาการของตัวอ่อนมากกว่า ทีมจึงวิเคราะห์หัวอสุจิที่แยกออกมาด้วย พบหน้าผาแห่งความชราแบบเดียวกันระหว่าง 50 ถึง 70 สัปดาห์ทั้งในอสุจิทั้งตัวและหัวอสุจิ ยืนยันว่าผลมีความคงทน นอกจากนี้ tsRNAs และ rsRNAs จากไมโทคอนเดรียในหัวอสุจิยังเปลี่ยนแปลงตามอายุสอดคล้องกับรูปแบบในจีโนม บ่งชี้ว่าอาจมีการส่งสัญญาณ RNA จากไมโทคอนเดรียสู่นิวเคลียสในกระบวนการชราของอสุจิ แม้ยังต้องตรวจสอบเพิ่มเติม
เมื่ออายุมากขึ้น การกระจายความยาวของ rsRNAs ในหัวอสุจิเปลี่ยนไปอย่างเป็นระบบเช่นกัน โดย rsRNAs ที่ยาวขึ้นมีจำนวนเพิ่ม ขณะที่ชิ้นส่วนสั้นลดลง โดยเฉพาะชิ้นส่วนที่มาจาก ribosomal RNA ชนิด 18S และ 28S ส่วน rsRNAs จากไมโทคอนเดรียมีแนวโน้มคล้ายกันแต่ไม่เด่นชัดเท่า ขณะที่ tsRNAs ไม่พบแนวโน้มดังกล่าว นักวิจัยเสนอว่าสิ่งนี้อาจสะท้อนการประมวลผล RNA ที่ลดลงในอสุจิชรา และการเปลี่ยนแปลงการทำงานของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับภาวะเครียดออกซิเดชัน ซึ่งอาจส่งผลต่อภาวะเจริญพันธุ์และสุขภาพของบุตร
ทีมยืนยันผลในกลุ่มตัวอย่างอสุจิมนุษย์อิสระสองกลุ่ม ได้แก่ กลุ่มติดตามระยะยาวที่มีผู้บริจาค 8 คน อายุ 34–68 ปี และกลุ่มภาคตัดขวางที่มีผู้บริจาค 47 คน อายุ 25–51 ปี อสุจิมนุษย์มีรูปแบบความยาว rsRNA ใกล้เคียงกับหนู แสดงถึงการคงอยู่ในเชิงวิวัฒนาการ การเปลี่ยนแปลงชัดเจนที่สุดใน rsRNA ทั้งหมด โดยเฉพาะ rsRNA ที่มาจาก 18S และ 28S สนับสนุนศักยภาพในการใช้เป็นตัวบ่งชี้ระดับโมเลกุลของความชราในอสุจิ
เพื่อประเมินการทำงาน นักวิจัยสร้างส่วนผสม tsRNA และ rsRNA ที่เลียนแบบอสุจิ “อายุน้อย” และ “ชรา” แล้วนำเข้าสู่เซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนของหนู หลังผ่านไป 24 ชั่วโมง ส่วนผสมจากอสุจิชรากระตุ้นวิถีที่เกี่ยวข้องกับเมแทบอลิซึม การทำงานของไมโทคอนเดรีย และโรคทางระบบประสาทเสื่อม สอดคล้องกับความเสี่ยงด้านเมแทบอลิซึมและระบบประสาทที่พบในบุตรของบิดาอายุมาก หลักฐานแนวคิดในหลอดทดลองนี้แสดงว่าการเปลี่ยนแปลงของ RNA ในอสุจิตามอายุสามารถควบคุมการแสดงออกของยีนในเซลล์ตัวอ่อนได้โดยตรง แต่ไม่ได้พิสูจน์การถ่ายทอดในสิ่งมีชีวิตโดยตรง
ผู้เขียนเน้นย้ำว่าส่วนผสม RNA สังเคราะห์ไม่สามารถจำลอง RNA ตามธรรมชาติในอสุจิได้ทั้งหมด เพราะการดัดแปลงทางเคมีของ RNA มีผลต่อเสถียรภาพและการทำงานด้วย
ทีมสรุปว่า “หน้าผาแห่งความชรา” ใน sncRNAs ของอสุจิเป็นการเปลี่ยนผ่านทางชีววิทยาครั้งสำคัญ ลักษณะ RNA ที่คงอยู่เหล่านี้ช่วยให้เข้าใจผลของอายุบิดาลึกซึ้งขึ้น และอาจเป็นตัวบ่งชี้ชีวภาพสำหรับประเมินคุณภาพอสุจิในการรักษาด้วยเทคโนโลยีช่วยการเจริญพันธุ์ ทำให้ประเมินความเสี่ยงด้านอนามัยการเจริญพันธุ์ของบิดาและสุขภาพของบุตรได้แม่นยำขึ้น
ที่มาของเรื่อง:
รวบรวมจากแหล่งข้อมูลออนไลน์
เมื่อส่งแบบฟอร์ม คุณยอมรับ นโยบายความเป็นส่วนตัว เพื่อให้เราประมวลผลข้อมูลติดต่อและข้อมูลคำปรึกษาที่คุณให้ไว้ และยอมรับ ข้อกำหนดในการให้บริการ และยินยอมให้เราติดต่อคุณเกี่ยวกับการสอบถามนี้
ข่าว | อายุของบิดาส่งผลต่อตัวอ่อนอย่างไร? งานวิจัยพบจุดเปลี่ยนสำคัญใน RNA ของอสุจิ
ข่าว | อายุของบิดาส่งผลต่อตัวอ่อนอย่างไร? งานวิจัยพบจุดเปลี่ยนสำคัญใน RNA ของอสุจิ
เมื่อผู้ชายชะลอการมีบุตรมากขึ้น ผลของอายุบิดต่อผลลัพธ์ด้านการเจริญพันธุ์และสุขภาพของบุตรจึงได้รับความสนใจมากขึ้น การศึกษาล่าสุดใน EMBO Journal พบจุดเปลี่ยนระดับโมเลกุลที่เด่นชัด เมื่อ RNA ขนาดเล็กชนิดไม่เข้ารหัสในอสุจิเปลี่ยนจากภาวะ “อายุน้อย” เป็น “ชรา” ซึ่งเรียกว่า “หน้าผาแห่งความชรา” การเปลี่ยนแปลงที่คงอยู่สูงในเชิงวิวัฒนาการนี้อาจเป็นเบาะแสใหม่เกี่ยวกับกลไกของผลกระทบจากอายุบิดาที่มากขึ้น
ทีมใช้เทคโนโลยี PANDORA-seq ที่พัฒนาขึ้นก่อนหน้านี้ เพื่อวิเคราะห์ RNA ขนาดเล็กชนิดไม่เข้ารหัส (sncRNAs) ในอสุจิของหนูและมนุษย์ต่างวัยอย่างเป็นระบบ PANDORA-seq ต่างจากการหาลำดับแบบดั้งเดิมตรงที่ลดอคติในการตรวจจับซึ่งเกิดจากการดัดแปลงทางเคมีของ RNA ทำให้พบ RNA ขนาดเล็กที่มาจาก transfer RNA (tsRNAs) และ RNA ขนาดเล็กที่มาจาก ribosomal RNA (rsRNAs) ซึ่งก่อนหน้านี้ตรวจพบได้ยาก
งานวิจัยเรื่องความชราของอสุจิมุ่งเน้นความเสียหายของ DNA และการเปลี่ยนแปลงเมทิลเลชันมาเป็นเวลานาน อย่างไรก็ตาม หลักฐานที่เพิ่มขึ้นบ่งชี้ว่า sncRNAs ในอสุจิช่วยถ่ายทอดข้อมูลจากบิดาข้ามรุ่น อาจมีผลต่อพัฒนาการระยะแรกของตัวอ่อน และอาจกำหนดผลลัพธ์ด้านเมแทบอลิซึมและพัฒนาการทางระบบประสาทของบุตร จึงเกิดแนวคิด “รหัส RNA ของอสุจิ” ซึ่งเสนอว่ารูปแบบ RNA เฉพาะอาจสะท้อนอายุและการสัมผัสสิ่งแวดล้อมของบิดา ตลอดจนมีอิทธิพลต่อสุขภาพของบุตร
ในหนู นักวิจัยวิเคราะห์รูปแบบ RNA ในอสุจิเมื่ออายุ 10, 30, 50, 70 และ 90 สัปดาห์ องค์ประกอบของ tsRNAs และ rsRNAs เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วระหว่าง 50 ถึง 70 สัปดาห์ ก่อให้เกิด “หน้าผาแห่งความชรา” อย่างชัดเจน นี่เป็นการเปลี่ยนผ่านระดับโมเลกุลของประชากร ไม่ใช่การเปลี่ยนฉับพลันเพียงจุดเดียวในแต่ละตัว เมื่อเทียบกับ miRNAs การวิเคราะห์ด้วย tsRNA และ rsRNA แยกความชราระยะแรกกับระยะหลังได้ดีกว่า จึงแสดงให้เห็นคุณค่าของ PANDORA-seq
เนื่องจากเชื่อว่า RNA ในหัวอสุจิมีความสำคัญต่อการทำงานที่เกี่ยวข้องกับพัฒนาการของตัวอ่อนมากกว่า ทีมจึงวิเคราะห์หัวอสุจิที่แยกออกมาด้วย พบหน้าผาแห่งความชราแบบเดียวกันระหว่าง 50 ถึง 70 สัปดาห์ทั้งในอสุจิทั้งตัวและหัวอสุจิ ยืนยันว่าผลมีความคงทน นอกจากนี้ tsRNAs และ rsRNAs จากไมโทคอนเดรียในหัวอสุจิยังเปลี่ยนแปลงตามอายุสอดคล้องกับรูปแบบในจีโนม บ่งชี้ว่าอาจมีการส่งสัญญาณ RNA จากไมโทคอนเดรียสู่นิวเคลียสในกระบวนการชราของอสุจิ แม้ยังต้องตรวจสอบเพิ่มเติม
เมื่ออายุมากขึ้น การกระจายความยาวของ rsRNAs ในหัวอสุจิเปลี่ยนไปอย่างเป็นระบบเช่นกัน โดย rsRNAs ที่ยาวขึ้นมีจำนวนเพิ่ม ขณะที่ชิ้นส่วนสั้นลดลง โดยเฉพาะชิ้นส่วนที่มาจาก ribosomal RNA ชนิด 18S และ 28S ส่วน rsRNAs จากไมโทคอนเดรียมีแนวโน้มคล้ายกันแต่ไม่เด่นชัดเท่า ขณะที่ tsRNAs ไม่พบแนวโน้มดังกล่าว นักวิจัยเสนอว่าสิ่งนี้อาจสะท้อนการประมวลผล RNA ที่ลดลงในอสุจิชรา และการเปลี่ยนแปลงการทำงานของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับภาวะเครียดออกซิเดชัน ซึ่งอาจส่งผลต่อภาวะเจริญพันธุ์และสุขภาพของบุตร
ทีมยืนยันผลในกลุ่มตัวอย่างอสุจิมนุษย์อิสระสองกลุ่ม ได้แก่ กลุ่มติดตามระยะยาวที่มีผู้บริจาค 8 คน อายุ 34–68 ปี และกลุ่มภาคตัดขวางที่มีผู้บริจาค 47 คน อายุ 25–51 ปี อสุจิมนุษย์มีรูปแบบความยาว rsRNA ใกล้เคียงกับหนู แสดงถึงการคงอยู่ในเชิงวิวัฒนาการ การเปลี่ยนแปลงชัดเจนที่สุดใน rsRNA ทั้งหมด โดยเฉพาะ rsRNA ที่มาจาก 18S และ 28S สนับสนุนศักยภาพในการใช้เป็นตัวบ่งชี้ระดับโมเลกุลของความชราในอสุจิ
เพื่อประเมินการทำงาน นักวิจัยสร้างส่วนผสม tsRNA และ rsRNA ที่เลียนแบบอสุจิ “อายุน้อย” และ “ชรา” แล้วนำเข้าสู่เซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนของหนู หลังผ่านไป 24 ชั่วโมง ส่วนผสมจากอสุจิชรากระตุ้นวิถีที่เกี่ยวข้องกับเมแทบอลิซึม การทำงานของไมโทคอนเดรีย และโรคทางระบบประสาทเสื่อม สอดคล้องกับความเสี่ยงด้านเมแทบอลิซึมและระบบประสาทที่พบในบุตรของบิดาอายุมาก หลักฐานแนวคิดในหลอดทดลองนี้แสดงว่าการเปลี่ยนแปลงของ RNA ในอสุจิตามอายุสามารถควบคุมการแสดงออกของยีนในเซลล์ตัวอ่อนได้โดยตรง แต่ไม่ได้พิสูจน์การถ่ายทอดในสิ่งมีชีวิตโดยตรง
ผู้เขียนเน้นย้ำว่าส่วนผสม RNA สังเคราะห์ไม่สามารถจำลอง RNA ตามธรรมชาติในอสุจิได้ทั้งหมด เพราะการดัดแปลงทางเคมีของ RNA มีผลต่อเสถียรภาพและการทำงานด้วย
ทีมสรุปว่า “หน้าผาแห่งความชรา” ใน sncRNAs ของอสุจิเป็นการเปลี่ยนผ่านทางชีววิทยาครั้งสำคัญ ลักษณะ RNA ที่คงอยู่เหล่านี้ช่วยให้เข้าใจผลของอายุบิดาลึกซึ้งขึ้น และอาจเป็นตัวบ่งชี้ชีวภาพสำหรับประเมินคุณภาพอสุจิในการรักษาด้วยเทคโนโลยีช่วยการเจริญพันธุ์ ทำให้ประเมินความเสี่ยงด้านอนามัยการเจริญพันธุ์ของบิดาและสุขภาพของบุตรได้แม่นยำขึ้น
ที่มาของเรื่อง:
รวบรวมจากแหล่งข้อมูลออนไลน์