Vruchtbaarheidsmysterie opgelost met ontdekking van sleutelproteïne
Onvruchtbaarheid kan door verschillende factoren worden veroorzaakt, waaronder (maar niet beperkt tot) DNA-schade, chromosomale afwijkingen, hormonale aandoeningen, leeftijdsgebonden factoren en omgevingsfactoren. Sommige onvruchtbaarheidsproblemen zijn specifiek voor vrouwen, sommige voor mannen, en sommige ontstaan door een combinatie van aandoeningen bij mannelijke en vrouwelijke partners. Ongeveer 12 stappen zijn betrokken bij het grondig onderzoeken van de oorzaak van onvruchtbaarheid bij koppels. In onderzoek dat deze week is gepubliceerd in Nature, met Dr. Enrica Bianchi van het Wellcome Trust Sanger Institute in Cambridge, VK als hoofdauteur, zijn wetenschappers dichter bij het oplossen van het mysterie van vruchtbaarheid gekomen met de ontdekking van een eiwit dat essentieel is voor de interactie tussen sperma en eicel.
Omdat vruchtbaarheid zo’n enorm belangrijk onderwerp is, is er veel onderzoek naar gedaan. Een vroege sleutel tot dit mysterie werd ontdekt in 2005, toen onderzoekers een eiwit vonden op het oppervlak van het sperma dat de eicel herkent, waardoor fusie mogelijk wordt om een embryo te vormen. Ze noemden het “Izumo,” wat Japans is voor “huwelijksheiligdom.” In de studie van vandaag rapporteert het onderzoeksteam de ontdekking van een verwant eiwit op het oppervlak van de eicel dat aan Izumo bindt: ze noemden het Juno, naar de Romeinse vruchtbaarheidsgodin. De studie bevestigde ook dat de binding van Izumo aan Juno de eerste stap is in het proces van fusie tussen eicel en sperma, zonder welke bevruchting niet kan plaatsvinden. Deze specifieke interactie was moeilijk vast te stellen, omdat de binding tussen Izumo en Juno een lage affiniteit heeft (dat wil zeggen dat hun binding vrij zwak is). Nadat de eicel is bevrucht, raakt deze binnen 40 minuten het resterende Juno-eiwit op het oppervlak kwijt, om te voorkomen dat meer sperma bindt: als meer dan één sperma met de eicel zou fuseren, zou het resulterende zygote te veel chromosomen bevatten en daardoor niet levensvatbaar zijn.
Om het experiment uit te voeren, nam het onderzoeksteam het reeds gekarakteriseerde Izumo-eiwit en ontwikkelde een kunstmatige versie ervan om te zien waaraan het op een muizeicel bond. Ze gebruikten een test genaamd AVEXIS, die is ontworpen om zwakke en tijdelijke interacties tussen receptoren en de liganden waaraan ze binden te identificeren. Op deze manier vonden ze een folaatreceptor genaamd Folr4, die ze hernoemden tot Juno.
Om te bewijzen dat Juno essentieel is voor vrouwelijke vruchtbaarheid, creëerde het onderzoeksteam genetisch gemodificeerde muizen die het Juno-eiwit op hun eicellen misten. De eicellen van deze muizen fuseerden niet met sperma en de muizen waren onvruchtbaar. Om hun begrip van de interactie tussen Izumo en Juno te completeren, genetisch modificeerden de onderzoekers mannelijke muizen die Izumo misten; deze muizen bleken ook onvruchtbaar te zijn.
Dit onderzoek is belangrijk omdat het een kortere weg biedt door de vele stappen die betrokken zijn bij de behandeling van onvruchtbaarheid. Eicellen en sperma van koppels die moeite hebben met zwanger worden, kunnen genetisch worden gescreend om te bepalen of hun Izumo- en Juno-eiwitten correct zijn opgebouwd. Als wordt vastgesteld dat deze eiwitten defect zijn, kunnen koppels direct doorgaan naar een procedure genaamd “ICSI” voor intracytoplasmatische sperma-injectie, waarbij een spermacel rechtstreeks in een eicel wordt geïnjecteerd met een uiterst fijne naald. Dr. Gavin Wright, die het Cell Surface Signalling Laboratory van het instituut leidt, hoopt dat de ontdekking van deze sleutelinteractie tussen eiwitten ten minste één vruchtbaarheidsmysterie zal oplossen en verbeteringen zal mogelijk maken in vruchtbaarheidsbehandelingen en anticonceptiemethoden.
