Naukowcy z Cornell University odkryli mechanizmy genetyczne odpowiedzialne za to, że zarodki męskie i żeńskie bydła rozwijają się w różnym tempie – już w 7.–8. dniu po zapłodnieniu. To przełomowe badania podstawowe mogą mieć znaczenie zarówno dla medycyny ludzkiej (rozwój leków, zapłodnienie in vitro), jak i dla zdrowia bydła oraz zrównoważonej produkcji mleczarskiej.
Już od lat 90. XX wieku wiadomo, że zarodki męskie u wielu gatunków ssaków, w tym u ludzi, rosną szybciej niż żeńskie. Dotąd jednak brakowało wyjaśnienia przyczyn tego zjawiska.
W najnowszej pracy, opublikowanej 27 sierpnia w Cell & Bioscience, badacze z Cornell University hodowali zarodki bydła w warunkach laboratoryjnych, a następnie analizowali ich płeć genetyczną i profil ekspresji genów za pomocą sekwencjonowania RNA. Wyniki ujawniły znaczące różnice w regulacji genów. Zarodki męskie aktywowały geny związane z metabolizmem energetycznym, co sprzyjało szybszemu wzrostowi. Zarodki żeńskie kładły nacisk na geny odpowiedzialne za różnicowanie płci, rozwój gonad oraz szlaki zapalne istotne dla dalszego rozwoju.
Wczesne różnice w regulacji genomu
Zrozumienie fundamentalnych różnic płciowych na poziomie genetycznym i molekularnym ma kluczowe znaczenie dla poprawy skuteczności procedur in vitro u ludzi i bydła oraz dla rozwoju terapii lepiej dostosowanych do kobiet i mężczyzn. Jak podkreśla współautorka badania, dr Jingyue „Ellie” Duan, adiunkt genetyki funkcjonalnej w College of Agriculture and Life Sciences w Cornell University, płeć była czynnikiem często pomijanym w badaniach przedklinicznych i klinicznych.
„Jeszcze do niedawna większość badań na myszach prowadzono wyłącznie na samcach, a większość odkryć leków opierała się na modelach męskich. Tymczasem występowanie i przebieg wielu chorób, takich jak choroba Alzheimera, choroby autoimmunologiczne czy sercowo-naczyniowe, znacząco różnią się między kobietami a mężczyznami” – zaznacza Duan.
Co istotne, na tym etapie rozwoju zarodków hormony płciowe, takie jak estrogen czy testosteron, jeszcze nie odgrywają roli. Dzięki postępowi w technologiach sekwencjonowania genomowego naukowcy mogli przyjrzeć się temu zjawisku w pełnym zakresie, odkrywając, że różnice w tempie wzrostu wynikają już z regulacji genów zależnych od chromosomów płciowych (XX vs XY) lub genów związanych z płcią.
Znaczenie dla zdrowia ludzi i zwierząt
Wyniki sugerują, że u podstaw różnic płciowych obserwowanych w zachowaniu komórek, podatności na choroby i rozwoju układu odpornościowego leżą mechanizmy genetyczne, obecne od samego początku życia. To przesłanie jest niezwykle istotne dla klinicystów oraz zespołów opracowujących nowe terapie, które powinny brać pod uwagę odmienne reakcje organizmu kobiety i mężczyzny.
Boviny stanowią skuteczny model badań nad zdrowiem człowieka, a jednocześnie ich reprodukcja ma bezpośrednie znaczenie dla rolnictwa i przemysłu mleczarskiego. Optymalizacja procedur rozrodu bydła, zwłaszcza zapłodnienia in vitro, jest kluczowa dla utrzymania stabilnych dostaw mleka.
Interdyscyplinarna współpraca
Projekt był efektem współpracy zespołu dr Duan, specjalizującego się w genomice, z zespołem dr Soona Hona Cheonga, profesora nadzwyczajnego nauk klinicznych w College of Veterinary Medicine, który prowadzi badania nad medycyną rozrodu i technikami wspomaganego rozrodu.
Badania będą kontynuowane – oba zespoły prowadzą już prace nad analizą różnic płciowych w zarodkach od momentu zapłodnienia aż do 8. dnia ich rozwoju.
Prace zostały sfinansowane przez National Science Foundation oraz Cornell Center for Vertebrate Genomics.
Źródło: Cell & Bioscience, Sex-biased transcriptome in in vitro produced bovine early embryos
DOI: http://dx.doi.org/10.1186/s13578-025-01459-x
