Generarea de ovocite umane prin mitomeioză în ovocite obținute prin transfer nuclear: un pas către tratamente de fertilitate pentru femeile fără gamete funcționale

Infertilitatea afectează milioane de persoane la nivel global, fiind adesea determinată de absența gametelor funcționale. La femei, declinul calității și cantității ovocitelor odată cu vârsta reprezintă una dintre principalele cauze ale infertilității, mai ales după vârsta de 35 de ani. În aceste cazuri, fertilizarea in vitro este ineficientă, iar singura opțiune pentru a avea un copil genetic este utilizarea de gamete donate.
O direcție promițătoare o constituie gametogeneza in vitro (IVG), proces prin care celulele somatice ale pacientului sunt reprogramate în celule stem pluripotente induse (iPSC) și ulterior diferențiate în ovocite funcționale. Deși această metodă a fost demonstrată experimental la șoarece, diferențele majore dintre dezvoltarea celulelor germinale umane și cele de șoarece au împiedicat până acum reproducerea completă a procesului la om.

O alternativă mai directă o reprezintă transferul nuclear al celulelor somatice (SCNT), prin care nucleul unei celule somatice este introdus într-un ovocit donator enucleat. Citoplasma ovocitului furnizează factorii necesari reprogramării genomului somatic către un stadiu asemănător celui germinal, permițând obținerea unor ovocite artificiale cu potențial reproductiv.

În ovocitele naturale, citoplasma de la stadiul metafază II conține factori esențiali pentru inducerea totipotenței după fertilizare și pentru inițierea ciclurilor mitotice embrionare. În mod normal, un ovocit aflat în metafază II rămâne blocat până la fertilizare, moment în care se produce segregarea cromozomilor și expulzarea corpului polar. În cazul SCNT, genomul somatic introdus în citoplasma ovocitului adoptă o conformație asemănătoare metafazei, însă, fiind diploid, fertilizarea cu spermă nu este utilizată din cauza riscului de triploidie.

Studiile anterioare pe modelul murin au arătat că atunci când nucleul somatic ne-replicat (2n2c) este introdus într-un ovocit enucleat aflat în metafază II, acesta poate fi forțat să treacă printr-un proces de mitomeioză – o diviziune celulară reductivă artificială care mimează, parțial, meioza. În urma fertilizării, o parte dintre cromozomii somatici sunt eliminați în corpul polar, iar zigotul rezultat poate deveni diploid, producând embrioni viabili.

Despre studiu

Obiectivul studiului condus de Marti și colaboratorii săi (2025) a fost de a adapta procedura de mitomeioză pentru ovocitele umane obținute prin SCNT, testând dacă aceste ovocite pot realiza reducerea ploidiei prin eliminarea unui set de cromozomi somatici după fertilizare sau activare artificială. Cercetătorii au investigat:

• capacitatea cromatinei somatice de a intra în metafază în citoplasma ovocitului uman,
• mecanismele de segregare cromozomială și reducerea ploidiei,
• integrarea cromozomilor somatici și spermatici în embrioni umani preimplantaționali.

Metodologie

Ovocitele umane mature (MII) au fost obținute de la donatoare sănătoase. Spindlele metafazice și primul corp polar au fost îndepărtate, iar citoplasma enucleată a fost fuzionată cu fibroblaste umane aflate în stadiul G0/G1. În total, 270 de ovocite au fost procesate, iar formarea spindulelor a fost monitorizată prin imagistică polarizată. În 77,5% dintre cazuri, o nouă fusă metafazică s-a format în decurs de două ore de la fuziune.

Cercetătorii au testat ulterior dacă ovocitele SCNT pot fi activate natural prin fertilizare cu spermă sau artificial prin electroporație urmată de tratament cu roscovitină, un inhibitor al kinazelor dependente de ciclină (CDK), menit să reducă activitatea factorului MPF responsabil de blocajul în metafază II.

Rezultate

Activarea și comportamentul cromozomilor

După fertilizare, doar 23% dintre ovocitele SCNT au reușit să extrudă corpul polar, iar o mică parte (17%) au format pronuclei vizibili. Activarea artificială cu electroporație combinată cu roscovitină a îmbunătățit semnificativ aceste rezultate, obținându-se o rată de 68% de extrudare a corpului polar și 58% formare a pronucleilor. Aceste ovocite au reușit să reia diviziunile mitotice, un subset dezvoltându-se până la stadiul de blastocist.

Analiza secvențierii genomice a demonstrat că în aproximativ jumătate dintre embrioni, cromozomii somatici s-au segregat între pronucleu și corpul polar, cu o medie de 23 de cromozomi în fiecare compartiment - un rezultat care indică reducerea ploidiei la un set haploid, însă cu segregare aleatorie și fără recombinație între omologi.

Analiza cromozomială și integritatea genomică

Folosind o platformă personalizată de secvențiere (AmpliSeq) care a urmărit 630 de loci informativi, cercetătorii au reușit să distingă între cromozomii de origine maternă, paternă și spermatică. Din 90 de embrioni analizați, 49 au prezentat segregare parțială a cromozomilor, iar 41 au prezentat împărțire relativ echilibrată (aproximativ 22–23 cromozomi în fiecare compartiment).

Segregarea a fost aleatorie, nefiind influențată de dimensiunea sau morfologia cromozomilor. Singura excepție a fost cromozomul 8, care a arătat o tendință de segregare preferențială, posibil determinată de particularități structurale nedeterminate.

Embrioni fertilizați și integrarea genomurilor

În urma fertilizării, unii embrioni SCNT au demonstrat integrarea completă a genomurilor somatic și spermatic, formând structuri uniforme cu același număr de cromozomi în toate blastomerele. Alți embrioni au fost mozaici, prezentând blastomere cu compoziții cromozomiale diferite - unele cu doar cromozomi somatici, altele cu amestec somatic-spermic.

Deși embrionii cu ploidie redusă au continuat ciclurile mitotice normale, dezvoltarea completă până la blastocist a fost observată în doar 8,8% dintre cazuri. Acest rezultat modest reflectă probabil atât dezechilibre cromozomiale, cât și reprogramarea epigenetică incompletă a genomului somatic.

Interpretare

Studiul demonstrează pentru prima dată că genomul somatic uman poate fi forțat să treacă printr-o diviziune reductivă asemănătoare meiozei, atunci când este introdus în citoplasma unui ovocit matur și activat în condiții controlate. Procesul, denumit mitomeioză, permite eliminarea aleatorie a unui set de cromozomi și formarea unei celule cu ploidie redusă, capabilă să reia ciclurile mitotice și să se combine cu spermatozoizii.

Spre deosebire de meioza naturală, mitomeioza nu implică recombinare cromozomială și produce o segregare aleatorie, rezultând frecvent în aneuploidii. Lipsa recombinării și absența perechilor de omologi duplicati sugerează că multe dintre mecanismele specifice meiozei I lipsesc din citoplasma ovocitului matur, ceea ce limitează acuratețea diviziunii reductive.

Cu toate acestea, faptul că genomul somatic redus poate fi replicat și integrat cu cel spermatic demonstrează potențialul biologic al metodei. Aceasta deschide calea către dezvoltarea de tehnologii reproductive pentru pacienții care nu dispun de ovocite funcționale, deși aplicarea clinică este departe și necesită soluționarea problemelor de aneuploidie, reprogramare epigenetică și stabilitate genomică.

Concluzii

Cercetarea lui Marti și colaboratorilor oferă o demonstrație experimentală a posibilității de reducere a ploidiei în genomul somatic uman prin mitomeioză în ovocite obținute prin SCNT. Deși procesul produce o segregare aleatorie și nu restabilește complet mecanismele meiozei, acesta reprezintă o dovadă de concept pentru obținerea de ovocite artificiale cu potențial reproductiv.

În perspectivă, optimizarea mitomeiozei și integrarea sa cu tehnologii de reprogramare epigenetică ar putea permite generarea de ovocite complet funcționale din celule somatice, oferind o soluție viitoare pentru tratamentul infertilității feminine severe.