میتوکندری تخمک; شاخصی برای پیش‌بینی کیفیت جنین انسانی

کیفیت یا شایستگی تکوینی تخمک، به‌عنوان توانایی آن در از سرگیری میوز، تکوین به مرحله بلاستوسیست، القاء بارداری و در نهایت تولد فرزند سالم تعریف می‌شود. در بدن، در طی اووژنز تخمک دستخوش فرآیندی به نام بلوغ قرار می‌گیرد که آن را به تخمک شایستۀ قابل بارور تبدیل می‌کند. در آزمایشگاه برای انتخاب تخمک‌های شایستۀ تکوین، اغلب از روش‌های تهاجمی و غیرتهاجمی استفاده می‌شود که می‌تواند نرخ تولد را در مراکز کمک باروری(ART) بهبود بخشد. میتوکندری به عنوان یکی از اندامک‌های سیتوپلاسمی، نقش مهمی در تعیین کیفیت تخمک بازی می‌کند. آدنوزین تری فسفات (ATP) تولید شده توسط میتوکندری، انرژی لازم را برای لقاح و رشد جنین قبل از لانه گزینی فراهم می‌کند. همچنین میتوکندری به عنوان ذخیره کلسیم داخل سلولی نیز شناخته می‌شود. مطالعات گسترده نشان می‌دهد که تعداد، چگونگی توزیع و فعالیت میتوکندری در تخمک‌های با کیفیت پایین از تخمک‌های با کیفیت بالا متفاوت است. از طرفی مشخص شده است که در تخمک‌های ضعیف، با افزایش سن مادر اختلالاتی از جمله کاهش پتانسیل غشای میتوکندری، افزایش آسیب‌‌های DNA میتوکندری (mtDNA)، آنوپلوییدی‌های کروموزومی، بروز آپوپتوز و تغییر در بیان ژن میتوکندری رخ می‌دهد. تمام این اختلالات ممکن است موجب تاخیر یا توقف تکوین جنین‌های پیش از لانه‌گزینی شود. تکنیک‌های جایگزینی میتوکندری (MRT) یک استراتژی عملکردی برای بهبود کیفیت تخمک است. MRT شامل انتقال DNA هسته‌ای از یک تخمک با mtDNA بیماری‌زا به یک تخمک بدون هسته با mtDNA سالم است. این تکنیک به روش سه والدی معروف بوده و جنین حاصله از این لقاح دارای سه نوع DNA، شامل DNA اسپرم از پدر، DNA تخمک از مادر و DNA میتوکندریایی‌ از فرد اهدا کننده تخمک است. MRT یک روش موثر برای به حداقل رساندن خطر انتقال بیماری‌های mtDNA است، اما آن را به طور کامل حذف نمی‌کند. بنابراین تنظیم قوانین و مقررات جهانی در مورد استفاده از MRT مورد نیاز است. به ادامه این مطلب در سایت پزشکی امروز خواهیم پرداخت .

▪ مقدمه :

شایستگی یا توانایی تکوینی تخمک، تغییراتی است که در سیتوپلاسم، هسته و رونوشت‌های تخمک رخ می‌دهد و آن را برای لقاح، تسهیم، تشکیل بلاستوسیست، لانه‌گزینی، بارداری و در نهایت تولد زنده آماده می‌کند.

فرآیندی که در طی آن تخمک، شایستگی تکوینی پیدا می‌کند، بلوغ نامیده می‌شود، که شامل بلوغ هسته‌ای، بلوغ سیتوپلاسمی و بلوغ اپی‌ژنتیکی است. هستۀ تخمک‌های نابالغ به طور کامل متراکم بوده و به دلیل داشتن پوشش هسته‌ای حالت وزیکولی دارد که به آن ژرمینال وزیکول (Germinal Vesicle) گفته می‌شود. اندامک‌های سیتوپلاسمی اطراف هسته آرایش پیدا کرده‌اند و در زیر اوولِما ناحیه‌ای به نام بدون ارگانل وجود دارد که در زیر میکروسکوپ به صورت روشن مشاهده می‌شود. وقتی LH به صورت ناگهانی افزایش می‌یابد و تخمک بلوغ خود را از سر می‌گیرد، پوشش هسته‌ای شکسته شده به طوری که بقایای آن به صورت Annulate lamellae در سیتوپلاسم مشاهده می‌شود. میکروتوبول‌ها آرایش یافته و دوک میوزی را تشکیل می‌دهند و کروموزوم‌ها در صفحه استوایی مرتب می‌شوند و تخمک‌ها از مرحله دیپلوتن پروفاز اولین تقسیم میوز خارج شده و وارد متافاز اولین تقسیم میوز می‌شوند. سپس مرحله آنافاز و بعد تلوفاز که در آن نیمی از ماده ژنتیکی به همراه مقدار کمی سیتوپلاسم به صورت اولین جسمک قطبی خارج می‌شود. همراه با بلوغ هسته‌ای، تغییراتی در توزیع اندامک‌ها و سازماندهی اسکلت سلولی رخ می‌دهد تا تخمک از نظر سیتوپلاسمی بالغ شود. گرانول‌های قشری که نقش بسیار مهمی در جلوگیری از پلی اسپرمی دارند، دقیقا در زیر اُوولِما آرایش پیدا می‌کنند و میتوکندری به صورت یکنواخت در تخمک پراکنده می‌شود و بیشتر در ارتباط با شبکه آندوپلاسمی قرار می‌گیرد. در سیتوپلاسم تخمک نابالغ شبکه گلژی مشاهده می‌شود که در طی فرآیند بلوغ تجزیه شده به طوری‌که در تخمک‌های بالغ، شبکه گلژی مشاهده نمی‌شود. چربی‌ها به صورت یکنواخت در داخل سیتوپلاسم پراکنده می‌شوند (شکل ۱).

اغلب برای انتخاب تخمک‌هایی با شایستگی تکوین، روش‌های مختلف تهاجمی و غیر تهاجمی وجود دارند که می‌تواند نرخ تولد نوزاد سالم را در مراکز کمک باروری ART بهبود دهد تا از تولید تخمک‌های مازاد و همچنین تولید جنین‌های ناهنجار جلوگیری شود. با ارزیابی‌های مورفولوژیکی، مولکولی و تغییرات سیتوپلاسمی تخمک می‌توان به انتخاب تخمک‌های با کیفیت بالا در مراکز ART کمک کرد.

▪ تغییرات سیتوپلاسمی :

تغییرات سیتوپلاسمی مانند تغییر رنگ، داشتن واکوئل، گرانول، انکلوزیونها و شبکه آندوپلاسمی صاف تجمع‌یافته (SER) در تخمک‌ها با هدف پیش‌بینی تأثیرات بالقوه آن‌ها بر شایستگی تکوین تخمک مورد ارزیابی قرار گرفت. واکوئل‌های حاصل از گروه‌های SER نوع توبولی با افزایش میزان بارداری بیوشیمیایی و سطح استرادیول سرم در روز تیمار hCG و با کاهش میزان بارداری بالینی همراه هستند. همچنین، تخمک‌هایی که دارای سیتوپلاسم واکوئله یا گرانوله مرکزی هستند، در برابر انجماد آسیب‌پذیر بوده و قادر به تشکیل بلاستوسیست‌های با کیفیت خوب و رسیدن به مرحله hatching نیستند. بر این اساس، اگرچه میزان حاملگی جنین‌های منتقل شده از تخمک‌های طبیعی ۲۴ درصد بود اما این میزان در جنین‌های تولید شده از تخمک‌های با سیتوپلاسم گرانولۀ همگن ۳ درصد و در جنین‌های حاصل از تخمک‌های دارای سیتوپلاسم گرانوله ۸/ ۱۲درصد بود. مطابق کنگره آلفا-ESHRE ، درصد انصراف از انتقال جنین تخمک‌ها با SER تجمع‌یافته در مقایسه با جنین‌های حاصل از تخمک‌های بدون SER تجمع‌یافته به طور قابل توجهی بیشتراست. در واقع،SER تجمع‌یافته با کاهش بلوغ تخمک و کیفیت جنین و کاهش میزان لقاح، لانه‌گزینی و میزان بارداری، حتی افزایش نرخ سقط همراه است. تخمک‌های دارای SER تجمع‌یافته بیان ژن‌های درگیر در فعالیت‌های خاص بیولوژیکی از جمله تقسیم سلولی، تشکیل دوک، جداسازی کروموزوم، انتقال چرخه سلولی میتوزی G2/M ، سازمان‌دهی اسکلت سلولی و میکروتوبول‌ها و عملکرد میتوکندری را کاهش دادند. در تعداد محدودی از مطالعات، سایر تغییرات سیتوپلاسمی مانند ویسکوزیته سیتوپلاسمی و اجسام انکساری مورد بررسی قرار گرفت. ویسکوزیته سیتوپلاسمی به طور خلاصه به عنوان ماندگاری قیف تزریق پس از خارج شدن پیپت ICSI تعریف می‌شود که بر حرکت اندامک‌های سلولی و سازماندهی میکروتوبول‌ها تأثیر می‌گذارد. بنابراین، ویسکوزیتی بالای سیتوپلاسمی در تخمک‌ها بر میزان لقاح، کیفیت جنین و میزان تشکیل بلاستوسیست تأثیر منفی می‌گذارد. همچنین، وجود اجسام انعطاف پذیر (Retractile body) حاصل از انکلوزیون‌های لیپوفوسین با کاهش میزان لقاح و تشکیل معیوب بلاستوسیست در ارتباط است. گزارش شده است که اووپلاسم تیره با کاهش احتمال به دست آوردن جنین‌های مرغوب ارتباط دارد. به طور کلی، اگرچه تخمک‌هایی که گرانول، اجزا سیتوپلاسمی،SER تجمع‌یافته و اجسام انکساری را نشان می‌دهند، از لقاح طبیعی و تکوین اولیه جنین برخوردار هستند، اما در مقایسه با جنین‌های حاصل از تخمک‌های دارای سیتوپلاسم طبیعی، جنین‌هایی با لانه‌گزینی و حاملگی پایین‌تر تولید می‌کنند. در نتیجه، تخمک‌هایی که هیچ گونه انکلوزیون و تجمعاتی در سیتوپلاسم خود ندارند و از ویسکوزیته سیتوپلاسمی طبیعی برخوردارند باید برای دستیابی به نرخ حاملگی بالاتر انتخاب شوند.

▪ میتوکندری :

میتوکندری یکی از شاخص‌های مهم در کیفیت تخمک است. نقش‌های ضروری این اندامک در تخمک شامل تولید ATP، کنترل کلسیم و هموستازی اکسیداسیون است. عملکرد میتوکندری برای لانه‌گزینی و تکوین اولیه جنین، از جمله تشکیل دوک‌های میوزی و حفظ دوک متافاز II قبل از لقاح مهم است. از پارامترهای میتوکندریایی که در شایستگی تکوینی تخمک موثر هستند می‌توان به مورفولوژی، تعداد، توزیع، پتانسیل غشاء، فعالیت و تعداد کپی‌های DNA آن اشاره کرد.

▪ مورفولوژی میتوکندری :

پیش از بلوغ تخمک میتوکندری‌ها به طور عمده کروی هستند و تعداد کمی کریستا دارند و فرض می‌شود که نسبتاً غیرفعال هستند. در تخمک‌های انسانی، میتوکندری‌های کلاه‌دار، حلقه‌ای یا نعل اسبی مشاهده شده است.

▪ توزیع میتوکندری :

توزیع و سازماندهی میتوکندری در طی بلوغ تخمک پویا است، و این تغییرات ممکن است مربوط به عملکرد میتوکندری باشد. در مطالعه‌ای تغییرات مورفولوژیکی میتوکندری در طی بلوغ تخمک در موش‌ها مورد بررسی قرار گرفت. برطبق این گزارش، ابتدا در مرحله ژرمینال وزیکول (GV)، میتوکندری‌ها کروی یا بیضی شکل بوده که به طور مساوی در سراسر سیتوپلاسم توزیع می‌شوند. سپس با ورود مجدد به مرحله میوز، شکست ژرمینال وزیکول (GVBD) ایجاد شده و در طول مرحله GVBD (مرحله متافاز I؛ MI)، میتوکندری‌های پراکنده در اطراف GV تجمع می‌یابند. در زمان لقاح (مرحله متافاز II؛ MII) و مراحل بعدی، میتوکندری‌ها در سیتوپلاسم توزیع شده و سپس به طور مساوی در هر بلاستومر تقسیم می‌شوند. به طور کلی، توزیع میتوکندری در تخمک‌های با کیفیت مناسب به صورت یکنواخت بوده و معمولا در مناطقی قرار می‌گیرند که به سطح بالایی از سیگنالینگ ATP یا کلسیم نیاز است، بنابراین جابجایی میتوکندری در طی فرآیند بلوغ احتمالا برای عملکرد تخمک ضروری است. علاوه بر این، اعتقاد بر این است که توزیع یکنواخت میتوکندری قبل از تسهیم مهم است زیرا هر بلاستومر باید میتوکندری کافی را برای زنده ماندن در جنین زایی اولیه دریافت کند.

▪ تعداد میتوکندری :

روش‌های مختلفی برای اندازه‌گیری تعداد میتوکندری ایجاد شده است. این موارد شامل آنالیز مورفومتریک تعداد اندامک، تعیین تعداد کپی mtDNA و اندازه‌گیری فعالیت میتوکندری است. در حالی که همه این روش‌ها بر روی اندازه گیری میتوکندری متمرکز هستند، اما زمانیکه برای بررسی کیفیت تخمک به کار می‌روند هر کدام از آنها دارای قدرت و محدودیت‌هایی هستند.

آنالیز مورفومتریک با استفاده از میکروسکوپ الکترونی می‌تواند اطلاعاتی راجع به تراکم، مورفولوژی و اندازه میتوکندری فراهم کند. این یک روش زمانبر و پیچیده است که نیاز به مهارت و تجهیزات تخصصی دارد بنابراین تعداد نمونه‌هایی را که می‌توان به طور عملی ارزیابی کرد، محدود می‌کند. روش‌های استریولوژیکی برای تعیین کمی اندامک‌ها به نمونه‌برداری تصادفی قوی برای جلوگیری از سوگیری ناشی از توزیع ناهموار اندامک‌ها نیاز دارد. در مقابل، اندازه گیری تعداد کپی mtDNA با استفاده از PCR کمی نسبتا راحت است که در آزمایشگاه زیست شناسی مولکولی به طور کامل مجهز انجام می‌شود. بنابراین، این روش قابل دستیابی به داده‌ها از تعداد زیادی نمونه است. با این حال، رابطه میان تعداد کپی mtDNA، تعداد میتوکندری و فعالیت میتوکندری در تخمک‌ها به وضوح مشخص نشده است. تأیید صریح تعداد واقعی نسخه‌های mtDNA به ازای هر اندامک دشوار است. فرض بر این است که بین یک تا دو نسخه از ژنوم میتوکندری در هر میتوکندری وجود دارد اما به نظر می‌رسد که در این زمینه اختلاف نظرهایی وجود دارد، برخی از مطالعات نشان می‌دهند که بیش از دو نسخه ژنوم در هر میتوکندری وجود دارد در حالی که مطالعات دیگری کمتر از یک نسخه از ژنوم را نشان می‌دهند. علاوه بر این، در مقایسه با تعداد میتوکندریایی که توسط استریولوژی اندازه‌گیری می‌شود ، تنوع بیشتری در تعداد کپی mtDNA در بین تخمک‌ها وجود دارد.

تعداد میتوکندری با رنگ‌های MitoTracker نیز، که به طور انتخابی در میتوکندری فعال متمرکز می‌شوند، اندازه‌گیری شده است. MitoTracker Green توسط میتوکندری فعال جذب می‌شود اما نسبت به پتانسیل غشای میتوکندری (MMP) نسبتاً حساس نیست و بنابراین به‌عنوان ابزاری برای کمی کردن تعداد یا توده میتوکندری فعال مورد استفاده قرار می‌گیرد. میتوکندری غیرفعال توسط MitoTracker Green رنگ آمیزی نشده و در مورد تخمکی که حاوی نسبت بالایی از میتوکندری نسبتاً غیرفعال است، شدت فلورسانس MitoTracker Green ممکن است برآورد بسیار دقیقی از توده کلی میتوکندری را ارائه ندهد. سایر رنگ‌های خاص فلورسنت میتوکندری مانند MitoTracker Red ، MitoTracker Orange و JC-1 تحت تأثیر MMP قرار دارند. این بدان معنی است که شدت فلورسانس به سطح فعالیت میتوکندری بستگی دارد. بنابراین، این رنگ‌ها فعالیت میتوکندری را اندازه‌گیری می‌کنند، اما روش خوبی برای اندازه‌گیری توده میتوکندری به صورت کلی نیستند. جنبه مهم MitoTracker Orange این است که تحت شرایط خاص کمپلکس تنفسی I را مهار کرده و سبب نفوذپذیری میتوکندری می‌شود که به طور بالقوه آن را برای اندازه‌گیری تغییرات MMP نامناسب می‌کند.

تعداد: میتوکندری در طی رشد تخمک تکثیر می‌شود اما در طول تسهیم این امر رخ نمی‌دهد. در نتیجه، اعتقاد بر این است که وجود تعداد کافی میتوکندری به طور مساوی در تخمک بالغ برای تأمین انرژی مورد نیاز هر بلاستومر در طی تکوین اولیه جنین ضروری است. مطالعات انجام شده، تولد نوزادان سالم را از بیماران مبتلا به شکست مکرر لانه‌گزینی پس از انتقال اووپلاسمی از اهدا‌کنندگان جوان گزارش می‌کند. اعتقاد بر این است که حاملگی‌های موفقیت‌آمیز به دلیل انتقال میتوکندری‌های عملکردی و یا اضافی به تخمک‌ها بوده است.

تعداد کپی mtDNA : محتوای mtDNA تخمک تا بلافاصله قبل از لقاح افزایش می‌یابد. در جنین‌های سالم، mtDNA انباشته شده در طی جنین‌زایی به طور مساوی میان تمامی سلول‌ها تقسیم می‌شود. مطالعات اخیر کمی‌سازی mtDNA را در سلول‌های کومولوس، گرانولوزا و تروفکتودرم به عنوان یک استراتژی امیدوارکننده برای پیش‌بینی کیفیت و زنده‌مانی جنین پیشنهاد داده است. از آنجاییکه محتوای mtDNA سلول‌های کومولوس با محتوای آن در تخمک‌ها در کمپلکس تخمک-کومولوس ارتباط دارد، پیشنهاد می‌شود که ویژگی‌های میتوکندری سلول‌ها ممکن است به عنوان نشانگر کیفیت تخمک عمل کند. بعلاوه، جهش یا حذف در mtDNA با اختلال عملکرد اندامک، سطح ATP پایین و توقف تکوین جنینی در ارتباط است. با افزایش سن، نقص mtDNA سلول‌های گرانولوزای لوتئینی و سلول‌های کومولوس افزایش می‌یابد، که منجر به کاهش میزان حاملگی می‌شود. مهمترین نقص‌های میتوکندری، محل غیرمعمول میتوکندری و تجمع آن، کاهش محتوا mtDNA ، کاهش پتانسیل غشا، افزایش استرس اکسیداتیو و افزایش دفعات جهش و حذف mtDNA است.

فعالیت: تمام فرآیندهای پیچیده‌ای که پیش از تخمک‌گذاری و لقاح در تخمک رخ می‌دهد، به انرژی نیاز دارند که عمدتا از تولید ATP از طریق فسفوریلاسیون اکسیداتیو میتوکندری حاصل می‌شود. نشان داده شده است که تولید ناکافی ATP در طی اووژنز و جنین‌زایی منجر به آنوپلوئیدی می‌شود، که در این حالت خطاهای تفکیک کروموزومی به طور مکرر مشاهده می‌شود. علاوه بر این، محتوای ATP بالاتر در تخمک‌ها و جنین‌ها با نتایج حاملگی بهتر در بیماران نابارور ارتباط دارد. اختلال در عملکرد میتوکندری در کاهش کیفیت تخمک نقش دارد. داده‌های بالینی و تجربی کاهش کیفیت تخمک را به عنوان عامل اصلی در وخامت ظرفیت تولیدمثلی وابسته به سن نشان می‌دهد. تخمک‌هایی که غلظت بالاتری از ATP دارند، میزان لقاح و بلاستوسیست به طور قابل توجهی بالاتر است. ATP برای رویدادهای بلوغ هسته‌ای و سیتوپلاسمی بسیار مهم است. تشکیل دوک و حرکت کروموزوم، به بیان و فعالیت پروتئین‌های حرکتی بستگی دارد که از ATP به عنوان منبع انرژی خود استفاده می‌کنند. با توجه به نقش حیاتی متابولیسم انرژی در بلوغ تخمک، محتوای ATP به عنوان شاخص پتانسیل تکوین تخمک پیشنهاد شده است.

در سال ۲۰۱۹ مقاله‌ای با عنوان میتوکندری، نوشدارویی برای بهبود کیفیت تخمک منتشر شد که بیان کرد از آنجاییکه در تخمک‌های به خطر افتاده با افزایش سن، اختلال در عملکرد میتوکندری افزایش می‌یابد. انتقال میتوکندری عملکردی می‌تواند یک استراتژی عملی برای بهبود کیفیت تخمک باشد (تکنیک AUGMENT) در این روش میتوکندری از رده زایای سلول‌های اتولوگ مانند سلول‌های کومولوس و گرانولار، سلول‌های بنیادی اوگونیال یا سلول‌های بنیادی مزانشیمی از بافت‌های مختلف جدا شده و همراه با یک اسپرم از طریق تکنیک تزریق درون سیتوپلاسمی اسپرم (ICSI) به تخمک تزریق می‌شود و در نتیجه زیگوت بازسازی شده تشکیل می‌شود (شکل۲). هر چند در این روش محدودیت اخلاقی وجود دارد و روش‌ها و شرایط اپتیموم برای انتقال نیاز به بررسی بیشتر دارد. بنابراین، نقش میتوکندری تخمک و نقش موثر مولکولی در کیفیت تخمک در چند سال آینده موضوعات داغ خواهند بود .

▪ میتوکندری و شبکه اندوپلاسمی در بدشکلی سیتوپلاسمی :

در تکنیک‌های کمک باروری، تا زمانی که روش تزریق داخل سیتوپلاسمی اسپرم مطرح نباشد، جنین‌شناسان توجه کمتری به ناهنجاری‌های سیتوپلاسمی تخمک نشان می‌دهند. زیرا تخمک‌ها در روش لقاح آزمایشگاهی (IVF) توسط سلول‌های کومولوس احاطه شده و از خارج قابل بررسی نیستند. در حالیکه، در روش ICSI سلول‌های کومولوس برای تسهیل روند میکرواینجکشن و همچنین تایید بلوغ هسته تخمک جداسازی شده و بنابراین شانس تشخیص ناهنجاری‌های سیتوپلاسمی افزایش می‌یابد. تجمع مرکزی گرانول‌های سیتوپلاسمی(CLCG) و کلاستر شبکه رتیکولوم آندوپلاسمی صاف(SERC) در تخمک‌های انسان، سبب ایجاد بدشکلی‌های سیتوپلاسمی شده که اغلب منجر به کاهش میزان لانه‌گزینی/بارداری یا نتایج پری‌ناتال می‌شود. CLCG یک ناحیه گرانوله واقع در مرکز است که اکثر سیتوپلاسم تخمک‌ها را به خصوص در موارد شدید اشغال می‌کند. دانه دانه بودن غیر طبیعی سیتوپلاسم در CLCG از کلاستر شدن اندامک ناشی می‌شود. قابل توجه است که به نظر می‌رسد دانه دانه بودن تخمک با محل قرارگیری میتوکندری ارتباط دارد. تحقیقات اخیر نشان داده است که میزان CLCG و همچنین تجمع میتوکندری با سن بیمار مرتبط است.

SERC ، که به عنوان تخمک‌های MII با توده‌های بزرگ (SER (aSERT-MII نیز شناخته می‌شوند، متشکل از توده‌های قابل مشاهده (حدود ۲۰-۳۰ میلی‌متر) از ER صاف لوله‌ای است که به وضوح توسط خوشه‌های غیر طبیعی میتوکندری به شکل حلقه یا نعل اسبی احاطه شده است. البته فرضیه‌ای وجود دارد که عدم بلوغ سیتوپلاسم یا عدم هماهنگی با بلوغ هسته‌ای به دلیل هورمون درمانی جهت جمع‌آوری تخمک‌ها علت این بدشکلی‌ها است، هرچند هنوز ناشناخته است. SERC در MII مشاهده شده اما در تخمک GV نسبتاً نادر است، که نشان می‌دهد SERC عمدتا در طی بلوغ میوز تشکیل می‌شود. گزارش‌ها نشان می‌دهد که ER در تخمک‌های انسانی در مقایسه با مدل موشی بیشتر در معرض پدیده خوشه‌ای شدن در طی بلوغ میوز است و خوشه‌ای شدن SERC در کشت طولانی مدت افزایش می‌یابد. ساختارهای مشابه CLCG و SERC در موش‌ها دیده می‌شود، اما مشخص نیست که تا چه اندازه ویژگی‌های مشابه با انسان دارند. در حال حاضر، متخصصان معتقدند که تخمک مناسب، دارای سیتوپلاسم شفاف در مرحله جمع‌آوری تخمک است. با این حال، اهمیت بیولوژیکی همگنی سیتوپلاسم ناشناخته است. ساختارهای مشابه CLCG و SERC در موش‌ها دیده شده، اما مشخص نیست که تا چه اندازه ویژگی‌های مشابهی با انسان دارند. بطورکلی، مکانیسم مولکولی خوشه‌ای شدن اندامک‌ها در CLCG / SERC، تفاوت‌های بین گونه‌ای، چگونگی عملکرد میتوکندری، پویایی، مورفوژنز ER و تشکیل MAM (غشای مرتبط با میتوکندری) که در این فرآیند نقش دارند نیز باید بررسی شود.

▪ پویایی میتوکندری و بدشکلی‌های سیتوپلاسمی :

با توجه به اینکه میتوکندری بیضی شکل در تخمک‌های سالم اغلب با SER مرتبط است، منطقی است تصور کنیم که نواحی تماس بین اندامکی برای حفظ کیفیت تخمک‌ها مهم هستند. در مقایسه با بلوغ میوز که یک روز زمان می‌برد، تخمک‌ها بیشتر عمر خود را در پایان مرحله پروفاز I گذرانده و درون تخمدان به مرحله GV (یعنی مرحله دیپلوتن به GV) می‌روند. بنابراین تجمع اختلالات مورفولوژیکی در غشا ER، به عنوان نمونه MAM، در تخمک‌های جوان GV می‌تواند دلیلی برای بدشکلی سیتوپلاسمی در ادامه روند بلوغ باشد. اخیرا گزارش شده است قبل از شروع بلوغ میوزی، که ER و میتوکندری مجددا سازمان‌دهی می‌شوند، پاسخ کلسیم میتوکندریایی در تخمک‌های GV بسته به منبع کلسیمی میانجی شده توسط ER به صورت نوسانی است که همزمان به سود هر دو اندامک است. پتانسیل تجمع ER با میتوکندری، که در چندین مدل تخمک موشی با پروتئین‌های جهش یافتۀ ضروری برای بررسی پویایی میتوکندری مشاهده می‌شود، بیانگر این است که تنظیم دقیق پویایی میتوکندری برای جلوگیری از بدشکلی سیتوپلاسمی تخمک‌ها، از جمله CLCG، مهم است. در نظر گرفته می‌شود که MAM نه تنها برای جریان کلسیمی شرح داده شده در بالا، بلکه برای عملکردهایی مانند تبادل لیپید و تشکیل اتوفاگوزوم نیز مورد نیاز است. در مورد لیپیدها، از آنجایی‌که میتوکندری مستقل از مسیر انتقال وزیکولار است، مسیر تأمین لیپید برای اندامک‌های درون غشایی متشکل از یک ارتباط فیزیکی با ER است و بنابراین از اهمیت خاصی برای میتوکندری برخوردار است. پدیده میتوفاژی (میتوکندری خواری) یک تخریب انتخابی و هدفدار میتوکندری‌ها است. در این پدیده، هومئوستاز میتوکندری همراه با تخریب پروتئوزومی وابسته به پروتئین PARKIN و یا جداسازی اتوفاژی (خودخواری) میتوکندری جفت نشده با شبکه میتوکندری با استفاده از یک جداکننده، کربنیل سیانید M-کلروفنیل هیدرازین، تنظیم می‌شود. تشکیل میتوکندری حاوی اتوفاگوزوم در تخمک‌هایی که Mfn2 را بیش از حد بیان می‌کنند، گزارش شده است که به عنوان بستر اصلی پروتئین PARKIN پیشنهاد شده است.

▪ چالش‌ها :

● فرزندان سه والدی:

ژنوم میتوکندریایی دارای جهش بالایی است و این جهش‌ها، شایع‌ترین بیماری‌های متابولیکی ارثی را تشکیل می‌دهند و در بیماری‌های عصبی، عضلانی، نواقص متابولیکی و پیری دخیل هستند. مادرانی که حامل این جهش‌ها هستند برای تولد فرزند سالم راه حل‌هایی پیش رو دارند که یکی از مهم‌ترین آن‌ها مبادله DNA میتوکندریایی مادر مبتلا با DNA اهدایی یک خانم سالم به کمک تکنیک‌های کمک باروری است. این تکنیک به روش سه والدی معروف بوده و جنین حاصله از این لقاح دارای سه نوع DNA، شامل DNA اسپرم از پدر، DNA تخمک از مادر و DNA میتوکندریایی‌ از فرد اهدا کننده تخمک است (شکل۳).

کودک متولد شده با این روش مقدار ناچیزی از ماده ژنتیکی اهدا کننده تخمک را به ارث می‌برد. برخی از دانشمندان جنبه‌های اخلاقی این روش را زیر سوال برده‌اند و نگران هستند که راه را برای ایجاد کودکان دستکاری شده ژنتیکی باز کند. تولد کودکان سه والدی تنها در صورتی مجاز است که خطر بیماری‌های میتوکندری برای فرزند احتمالی یک زوج بسیار بالا باشد. این تکنیک از نظر علمی- تخصصی و امکانات در ایران قابل انجام است اما از نظر اخلاقی، حقوقی و قانونی بسیار چالش برانگیز بوده و نظرات گوناگونی در این زمینه وجود دارد. لقاح مصنوعی از طریق DNA سه والدی در انگلستان در سال ۲۰۱۵ مطرح شد. با تصویب این قانون بسیاری از شهروندان اعتراض کرده و خواستار لغو این قانون شدند ولی بخش جنین‌شناسی و درمان ناباروری در وزارت بهداشت انگلستان با تولد کودکان سه والدی از دو مادر و یک پدر موافقت کرده است.

▪چشم‌انداز:

از آنجا که اختلال در مولکول‌های تنظیم‌کننده پویایی میتوکندری منجر به بدشکلی‌های مرتبط با شبکه آندوپلاسمی- میتوکندری شده است، پیشنهاد می‌شود که در آینده، برای بهبود نتایج IVF و انتخاب جنین‌های که احتمال بیشتری برای لانه‌گزینی دارند، پایش مورفولوژیکی سه بعدی داخل تخمکی به کمک time- lapse برای تشخیص مورفولوژی میتوکندری و وضعیت انرژی تخمک‌ها انجام شود.

● دکتر اعظم دالمن - استادیار، پژوهشگاه رویان، پژوهشکده زیست شناسی و علوم پزشکی تولید مثل جهاد دانشگاهی، مرکز تحقیقات پزشکی تولید مثل، گروه جنین شناسی، تهران، ایران.

● دکتر فاطمه حسنی - استادیار، پژوهشگاه رویان، پژوهشکده زیست شناسی و علوم پزشکی تولید مثل جهاد دانشگاهی، مرکز تحقیقات پزشکی تولید مثل، گروه جنین شناسی، تهران، ایران.

● نیلوفر زیارتی‌ -پژوهشگر، پژوهشگاه رویان، پژوهشکده زیست شناسی و علوم پزشکی تولید مثل جهاد دانشگاهی، مرکز تحقیقات پزشکی تولید مثل، گروه جنین شناسی، تهران، ایران.