Սաղմի զարգացման ամենավաղ փուլերում կարևոր դեր է խաղում ոչ միայն գենետիկական տեղեկատվությունը, այլև այն բջջի ֆիզիկական վիճակը, որում այն պահպանվում է։ Գիտնականները հայտնաբերել են, որ բեղմնավորումից կարճ ժամանակ անց մկան սաղմի բջիջների կորիզները կարճ ժամանակով դառնում են զգալիորեն ավելի փափուկ և պլաստիկ։ Դա թույլ է տալիս ակտիվացնել այն գեները, որոնք գործարկում են ապագա օրգանիզմի զարգացման ծրագիրը։ Հայտնագործությունը բացահայտում է վաղ սաղմնային զարգացման նախկինում անհայտ մեխանիզմ և կարող է օգնել այն պատճառների ուսումնասիրությանը, որոնց հետևանքով որոշ սաղմեր ի վիճակի չեն նորմալ զարգանալ։

Հետազոտությունը հրապարակվել է Nature ամսագրում։ Գիտնականների միջազգային խումբն ուսումնասիրել է, թե ինչպես են փոխվում բջջակորիզների ձևն ու մեխանիկական հատկությունները բեղմնավորումից հետո առաջին ժամերին։

Կորիզը ժամանակավորապես կորցնում է կոշտությունը

Բեղմնավորումից հետո ձվաբջիջը սկսում է կիսվել։ Առաջին փուլերում սաղմն անցնում է հաջորդական փուլերով՝ սկզբում բաղկացած է լինում մեկ բջջից, այնուհետև՝ երկու, չորս և ավելի մեծ թվով բջիջներից։ Ընդ որում, տեղի է ունենում կարևորագույն անցում. սաղմն աստիճանաբար սկսում է ինքնուրույն կառավարել իր գենոմի աշխատանքը։

Երկբջիջ փուլում ակտիվանում է այսպես կոչված զիգոտային գենոմը՝ գեների հավաքակազմ, որը սկսում է աշխատել բեղմնավորումից հետո և ապահովում է հետագա զարգացումը։ Մինչև այդ պահը վաղ գործընթացների կառավարման գործում հիմնական դերը խաղում են ՌՆԹ-ի մոլեկուլներն ու սպիտակուցները, որոնք կուտակվել են ձվաբջջում դեռևս նախքան դրա բեղմնավորումը։

Գիտնականները պարզել են, որ հենց զիգոտային գենոմի գործարկման շրջանում են բջջակորիզները ձեռք բերում անսովոր մեխանիկական հատկություններ։ Ի տարբերություն միաբջիջ և քառաբջիջ փուլերի կորիզների, որոնք պահպանում են առավելապես կլորավուն ձև, երկբջիջ սաղմի կորիզներն աստիճանաբար դեֆորմացվում են։ Փոփոխությունները սկսվում են բեղմնավորումից մոտավորապես 21 ժամ անց, առավելագույնին են հասնում 24–26 ժամ անց և աստիճանաբար անհետանում են 32–36-րդ ժամերին։

Կորիզների ոչ միայն ձևը, այլև կոշտությունը չափելու համար հետազոտողները մշակել են նանոմազանոթով հատուկ համակարգ։ Դրա բարակ ծայրակալը բռնում էր կորիզի մակերեսը և զգուշորեն ձգում այն՝ թույլ տալով գնահատել դեֆորմացիայի նկատմամբ դիմադրությունը։

Արդյունքները ցույց են տվել, որ երկբջիջ փուլում կորիզները դառնում են զգալիորեն ավելի փափուկ։ Դրանց կոշտությունը նվազում էր միաբջիջ փուլի մոտավորապես 5 նանոնյուտոն/միկրոմետրից մինչև 2 նանոնյուտոն/միկրոմետր։ Հաջորդ փուլում, երբ սաղմն արդեն բաղկացած էր չորս բջջից, ցուցանիշը կրկին բարձրանում էր՝ հասնելով մոտավորապես 4,6 նանոնյուտոն/միկրոմետրի։

Այսպիսով, խոսքը ոչ թե ձևի պատահական փոփոխության, այլ հատուկ ֆիզիկական վիճակի կարճատև անցման մասին է, որն անհրաժեշտ է սաղմին զարգացման որոշակի պահին։

Սպիտակուցը, որը կորիզը դարձնում է ճկուն

Հետազոտողները նաև պարզել են, թե որ մոլեկուլային մեխանիզմն է պատասխանատու կորիզի ժամանակավոր փափկեցման համար։ Առանցքային դեր է խաղում լամին B1 սպիտակուցը, որը մտնում է կորիզաթաղանթի կազմի մեջ։ Լամինները ձևավորում են աջակցող կառուցվածք, որն օգնում է կորիզին պահպանել ձևն ու մեխանիկական ամրությունը։

Երկբջիջ փուլում կորիզաթաղանթի վրա լամին B1-ի քանակը կտրուկ կրճատվում է՝ մոտավորապես 70%-ով։ Այս գործընթացը կապված է աուտոֆագիայի՝ այն մեխանիզմի հետ, որի օգնությամբ բջիջը ճեղքում և վերամշակում է սեփական բաղադրիչները։ Տվյալ դեպքում լամին B1-ի հեռացմանը մասնակցում է LC3 սպիտակուցը, որն այն ուղղորդում է դեպի քայքայում՝ աուտոֆագիայի և լիզոսոմների համակարգի միջոցով։

Երբ հետազոտողները խոչընդոտել են LC3-ի և լամին B1-ի փոխազդեցությանը, սպիտակուցը պահպանվել է կորիզի թաղանթի վրա, և սպասվող փափկեցումը տեղի չի ունեցել։ Նման սաղմերի զարգացումը խաթարվել է։ Դա թույլ է տվել կապ հաստատել լամին B1-ի հեռացման, կորիզի մեխանիկական հատկությունների փոփոխության և գենետիկական ծրագրի նորմալ գործարկման միջև։

Բայց ինչո՞ւ կորիզի ճկունությունն այդքան կարևոր է գեների ակտիվացման համար

Կորիզի ներսում գտնվում է ԴՆԹ-ն, որը սպիտակուցների հետ միասին կազմակերպված է քրոմատինի մեջ։ Որպեսզի անհրաժեշտ գեները սկսեն աշխատել, բջջին անհրաժեշտ է ապահովել հասանելիություն գենոմի որոշակի հատվածներին և ակտիվացնել գենետիկական տեղեկատվության ընթերցման գործընթացները։ Գիտնականները հայտնաբերել են, որ փափուկ կորիզներում ակտիվ ՌՆԹ-պոլիմերազ II-ը՝ ֆերմենտը, որը մասնակցում է ԴՆԹ-ի մատրիցայով ՌՆԹ-ի սինթեզին, կուտակվում է կորիզաթաղանթի մոտակայքում։ Հենց այնտեղ են տեղակայված նաև գենոմի որոշ առանցքային հատվածներ, որոնք պատասխանատու են զարգացման գործարկման համար։

Լրացուցիչ գիտափորձերը ցույց են տվել, որ կորիզի կոշտության արհեստական բարձրացումը խանգարում է այս գործընթացներին. տրանսկրիպցիայի ակտիվությունը նվազում է, իսկ զիգոտային ակտիվացման կարևոր գեների էքսպրեսիան՝ ճնշվում։

Արդյո՞ք սա կօգնի գնահատել սաղմերի որակը

Գիտնականները ստուգել են՝ արդյոք կորիզի կոշտությունը կապված է սաղմի հետագա զարգացման ունակության հետ։ Դրա համար նրանք հետևել են սաղմերին երկբջիջ փուլում կատարված չափումներից հետո։

Գիտափորձի համապատասխան խմբում ներառված փափուկ կորիզներով բոլոր 66 սաղմերը ժամանակին հասել են բլաստոցիստի փուլին՝ զարգացման վաղ փուլին, որի ընթացքում ձևավորվում է արգանդում հետագա իմպլանտացիայի համար անհրաժեշտ կառուցվածքը։ Զարգացման խանգարում ունեցող 15 սաղմերից յոթի մոտ հայտնաբերվել է կորիզների բարձր կոշտություն։

Նմանատիպ առանձնահատկություն է բացահայտվել նաև սոմատիկ բջջի կորիզի տեղափոխման մեթոդով ստացված սաղմերի մոտ, որը կիրառվում է, մասնավորապես, կլոնավորման ժամանակ։

Հետազոտության հեղինակները կարծում են, որ կորիզի մեխանիկական հատկությունները կարող են ծառայել որպես նորմալ վաղ զարգացման նշաններից մեկը։ Սակայն արդյունքները դեռևս ստացվել են մկների սաղմերի վրա։ Հասկանալու համար, թե արդյոք այս մեխանիզմը կիրառելի է մարդու նկատմամբ և հնարավոր է արդյոք այն օգտագործել վերարտադրողական բժշկության մեջ սաղմերի գնահատման համար, անհրաժեշտ են հետագա հետազոտություններ։