Tim peneliti Universitas Rutgers telah menemukan faktor-faktor kunci dalam memprediksi kelangsungan hidup sel telur dan mengidentifikasi mutasi gen yang terkait dengan keguguran, sehingga memberikan wawasan berharga untuk meningkatkan keberhasilan IVF dan memahami infertilitas wanita.
Dua penelitian yang dipimpin oleh Rutgers memberikan wawasan tentang keberhasilan dan kegagalan sel telur.
Para ilmuwan yang meneliti tantangan tingginya angka keguguran telah mengeksplorasi apakah mungkin untuk menentukan apakah sel telur akan berhasil berkembang menjadi embrio atau apakah ada penanda yang menunjukkan kapan sel tersebut ditakdirkan untuk gagal.
Dua tim peneliti yang dipimpin Rutgers telah menemukan petunjuk kuat dalam dua penelitian terpisah menggunakan data manusia dan tikus yang akan memungkinkan mereka untuk mulai menjawab “ya” untuk kedua pertanyaan tersebut.
Melaporkan masuk Komunikasi Alamsebuah tim menemukan bahwa sel telur tikus yang membentuk struktur seperti topi yang tidak biasa sebelum dibuahi lebih mungkin untuk dapat hidup, menempel pada rahim, dan tumbuh dibandingkan sel telur tanpa struktur tersebut.
“Ini adalah temuan penting karena, ketika banyak orang mencari (fertilisasi in vitro) untuk membangun keluarga, tingkat keberhasilannya rendah,” kata Karen Schindler, profesor di Departemen Genetika di Rutgers School of Arts and Sciences (SAS) dan senior penulis makalah tersebut. “Memahami mekanisme dasar yang membuat sel telur dan embrio berkualitas tinggi sangat penting untuk meningkatkan tingkat keberhasilan klinis.”
Mutasi Gen dengan Keguguran
Dalam studi kedua, yang diterbitkan di Jurnal Genetika Manusia Amerika, tim yang dipimpin Rutgers mengidentifikasi sebuah gen yang ketika bermutasi menyebabkan jumlah kromosom yang tidak normal pada telur tikus – penyebab utama keguguran dini dan kegagalan fertilisasi in vitro (IVF).
“Kami berusaha memahami akar genetik dari infertilitas perempuan,” kata Jinchuan Xing, seorang profesor di Departemen Genetika di SAS dan penulis senior makalah tersebut. “Dalam hal ini, metode yang kami kembangkan untuk mengidentifikasi risiko genetik dapat diterapkan oleh banyak peneliti untuk penyelidikan lebih lanjut.”
Pengertian Infertilitas dan Produksi Telur
Infertilitas, yang didefinisikan sebagai ketidakmampuan untuk hamil setelah satu tahun atau lebih melakukan hubungan seks tanpa kondom, adalah masalah umum. Di Amerika Serikat, di antara perempuan berusia 15 hingga 49 tahun yang belum pernah melahirkan sebelumnya, sekitar 1 dari 5 atau 19 persen tidak dapat hamil setelah satu tahun mencoba, menurut Pusat Pengendalian dan Pencegahan Penyakit AS. Selain itu, sekitar 1 dari 4 atau sekitar 26 persen wanita dalam kelompok ini mengalami kesulitan untuk hamil atau hamil cukup bulan, suatu kondisi yang dikenal sebagai gangguan fekunditas, kata CDC.
Schindler, Xing, dan tim mereka ingin memahami bagaimana beberapa wanita menghasilkan sel telur yang sangat layak dan mengapa proses menghasilkan sel telur sangat rawan kesalahan. Dalam penelitian Schindler, tim memusatkan perhatian pada salah satu langkah terakhir dari proses produksi telur. Schindler mengatakan tim tersebut terinspirasi oleh penelitian sel kanker oleh rekannya, Ahna Skop, ahli genetika di Universitas Wisconsin yang juga penulis makalah tersebut. Skop menemukan bahwa wilayah yang terbentuk di antara sel-sel yang membelah mengandung bahan-bahan penting seperti RNA dan protein.
Karena embrio bergantung pada bahan-bahan penting ini untuk berkembang, Schindler bertanya-tanya apakah mekanisme dengan protein pelindung kehidupan juga dapat dihasilkan ketika sel telur membelah menjadi dua sel anak.
Berbeda dengan jenis sel lainnya, sel telur yang membelah menjadi dua sel membentuknya secara tidak merata. Yang pertama, telur, menerima sebagian besar materi penting, seperti informasi genetik dan struktur yang menghasilkan protein, sedangkan yang kedua, yang dikenal sebagai badan kutub, menerima sedikit materi dan akhirnya layu dan mati.
Implikasi Penelitian
Dengan menggunakan mikroskop yang menghasilkan gambar sel hidup beresolusi tinggi, tim Schindler menemukan bahwa sel telur juga memiliki wilayah di antara sel-sel pembelah yang diperkaya dengan bahan-bahan penting. Dalam analisis ini, mereka menemukan struktur baru seperti topi yang terbentuk di antara sel. Pada sel telur yang berhasil dibuahi dan tumbuh menjadi embrio, penutupnya membentuk penghalang pelindung yang mencegah bahan-bahan penting keluar ke sel tubuh kutub yang bersebelahan. Pada sel telur yang tutupnya rusak, embrio tidak dapat hidup.
“Tutupnya adalah batas antara sel telur yang akan dibuahi oleh sperma dan badan kutub yang tidak berfungsi,” kata Schindler. “Tanpa penutup ini, bahan-bahan penting dapat bocor ke badan kutub dan kecil kemungkinan sel telur menjadi embrio.”
Dalam makalah kedua, Xing dan timnya menganalisis kumpulan data yang dikumpulkan oleh klinik IVF selama pengujian genetik embrio untuk mengetahui jumlah kromosom yang tidak normal sebelum implantasi. Xing mengatakan, data dikumpulkan dengan metode pengumpulan yang menggunakan biaya murah DNA teknologi pengurutan, belum dianggap berguna untuk pencarian pola genetik yang mendalam.
Meskipun metode pengurutan seluruh genom dengan cakupan rendah ini menghasilkan sebagian kecil data dari setiap sampel genetik dan bergantung pada metode komputasi untuk mengisi informasi yang hilang, tim Xing mampu mendeteksi mutasi gen yang umum terjadi pada kegagalan sel telur. Saat diuji pada tikus, mutasi tersebut menyebabkan kesalahan jumlah kromosom yang terbagi antara sel telur dan badan kutub.
“Temuan dan metode yang digunakan memiliki implikasi luas, tidak hanya bagi dokter dan pasien yang menyelidiki penyebab kegagalan IVF, namun juga menyediakan cara baru bagi dunia untuk melakukan studi genetik menggunakan data pengurutan dengan cakupan rendah,” kata Xing.
Referensi: “Penutup bagian tengah meiosis oosit diperlukan untuk kompetensi perkembangan pada tikus” oleh Gyu Ik Jung, Daniela Londoño-Vásquez, Sungjin Park, Ahna R. Skop, Ahmed Z. Balboula dan Karen Schindler, 16 November 2023, Komunikasi Alam.
DOI: 10.1038/s41467-023-43288-x
“Mengidentifikasi varian risiko aneuploidi embrio menggunakan pengurutan seluruh genom dengan cakupan sangat rendah dari pengujian genetik praimplantasi” oleh Siqi Sun, Mansour Aboelenain, Daniel Ariad, Mary E. Haywood, Charles R. Wageman, Marlena Duke, Aishee Bag, Manuel Viotti, Mandy Katz-Jaffe, Rajiv C. McCoy, Karen Schindler dan Jinchuan Xing, 28 November 2023, Jurnal Genetika Manusia Amerika.
DOI: 10.1016/j.ajhg.2023.11.002
