Eestis sündis Tervise Arengu Instituudi andmetel 2023. aastal viljatusravi abil ligi kuus protsenti kõigist lastest. Paraku päädib keskmiselt rasedusega vaid iga kolmas ravitsükkel. Märkimisväärselt suure osa ebaõnnestumistest moodustavad embrüod, mis ei arene esimestest arengufaasidest edasi.

Tartu Ülikooli molekulaar- ja rakubioloogia instituudis ja Karolinska Instituudis kaitstud doktoritöös otsisin probleemi algpõhjust embrüonaalse genoomi aktiveerumise (EGA) mehhanismidest. EGA on protsess, mille lõpptulemusena ei kasuta embrüo enam ema munarakust pärit juhiseid ja materjale vaid võtab kasutusele omaenda geneetilise info.

Inimestel käivitub EGA 4- kuni 8-rakulises staadiumis, umbes teisel või kolmandal päeval pärast viljastumist. Embrüo arengus on see oluline pöördepunkt: metafoorne nabanöör ema geneetilise pärandiga katkeb ja loode peab oma edasist kasvu ise juhtima. Kui selle lülituse ajastus on ebatäpne, võib embrüo areng seiskuda.

Inimestest ja veistest

Inimese embrüo varajaste arengustaadiumite uurimine on keeruline ja eetiliselt rangelt reguleeritud. Seega võtsime mudelorganismina appi veise embrüo. Veise tiinus kestab laias laastus sama kaua, mõlemal imetajal sünnib tavaliselt üks järglane ja ka nende munarakud on sarnase suurusega.

Oma töö esimeses osas kaardistasin veiste embrüos inimese PRD-laadsete homeoboks geenide vasted. Need geenid kodeerivad transkriptsioonifaktoreid ehk valke, mis suudavad avalduma panna teisi geene. Inimesel lülituvad neist geenidest mitmed sisse just pesastumiseelsel perioodil, enne embrüo kinnitumist emaka seinale.

Koos kolleegidega tõestasin et inimestel ja veistel avalduvad varajase arengu ajal sarnased geenid. Lisaks tuvastasin potentsiaalsed aktiivsete geenide alguskohad veise munarakkudes ja varajastes embrüotes. See võimaldas leida võimalikke regulatoorseid tegureid, mis võivad kaasa aidata embrüo genoomi aktivatsioonile.

Olulised ettevalmistused

Nendeks käivitajateks osutusid mitmed PRD-laadsed transkriptsioonifaktorid ja teised regulatoorsed valgud. Seega sõltub embrüo areng mitmete geenide piinliku täpsusega ajastatud koostööst. Pelgalt õigest geneetikast ei piisa, vaid lisaks geneetikale mõjutavad embrüo kasvu erinevad kasvutingimused, näiteks hapniku tase.

Eraldi võtsime luubi alla veise geenilookuse nimega DUXC ja võrdlesime seda ülesehituselt sarnase inimese geeniga DUX4. Selgus, et mõlema geeni avaldumine järgib täpselt samasugust mustrit just sellel kriitilisel hetkel, mil bioloogiline juhtimine läheb emalt üle embrüole. Tõrked selles protsessis katkestavad embrüo kogu edasise arengu.

Kuigi doktoritöö ei paku viljatusravikliinikutele veel valmis ravijuhendeid, aitab see teadlastel paremini mõista, miks viljatusravi sageli ebaõnnestub. Kui teame paremini, kuidas ja millal embrüo oma genoom käivitub, saame tulevikus muuta kunstliku viljastamise protseduurid märksa tulemuslikumaks. Neidsamu teadmisi ootab pikisilmi ka veisekasvatus, kus sõltub embrüote siirdamise edukusest otseselt veisekasvataja teenitav tulu.

Tutvu Barış Yaşari doktoritööga Tartu Ülikooli digikogus. Yaşar kaitses 29. aprillil oma doktoritööd "Advanced chromosomal testing tools for embryo quality and fetal health" ("Täiustatud kromosoomanalüüsi meetodid embrüo kvaliteedi ja loote tervise hindamiseks") geenitehnoloogia erialal Tartu Ülikoolis ja biomeditsiini erialal Karolinska Instituudis. Tööd juhendasid Tartu Ülikoolist molekulaarse biotehnoloogia professor Ants Kurg ja biotehnoloogia kaasprofessor Tõnis Org. Karolinska Instituudist professor Juha Kalervo Kere ja dotsent Shintaro Katayama. Oponeeris Paris-Saclay Ülikooli vanemteadur Amélie Bonnet-Garnier.