Ученые смогли зафиксировать вспышку света, которая появляется, когда сперматозоид соединяется с яйцеклеткой

Ученые впервые получили изображение вспышки света, которая появляется в тот момент, когда сперматозоид человека вступает в контакт с яйцеклеткой.

Это явление уже наблюдалось ранее у животных, но никто до этого не видел искры именно человеческого зачатия. «Еще более невероятным оказался тот факт, что одни яйцеклетки вспыхивали ярче, чем другие, и это является прямым свидетельством их способности развиваться в здоровый эмбрион», — такой комментарий дала группа ученых из Северо-Западного университета (Northwestern University, USA).

Так почему же в момент зачатия буквально сыплются искры? Еще в 2011 году команда исследователей университета обнаружила, что в момент зачатия у мышей происходил взрыв искр цинка. Им потребовалось несколько лет, чтобы понять, как зафиксировать происходящее с помощью технических средств. К 2014 году это событие получилось отснять и пронаблюдать, как миллиарды атомов цинка высвобождаются в тот самый момент, когда сперматозоид проникает в оболочку яйцеклетки.

Используя новый флуоресцентный датчик, который мог отслеживать движение цинка в живых клетках, ученые получили представление о возможных запасах цинка в яйцеклетке и обнаружили около 8000 ячеек цинка, каждая из которых содержала около 1 миллиона атомов цинка, полностью готовых к взрыву. Было также обнаружено, что крошечные всполохи «фейерверков» длились еще около двух часов после оплодотворения.

В 2016-ом году этой команде удалось документально запечатлеть данное событие, происходящее в человеческой яйцеклетке в момент зачатия.

«Это было потрясающе, — сказала одна из участниц команды Тереза ​​Вудрафф (Teresa Woodruff). — Мы обнаружили цинковую вспышку света у мышей всего пять лет назад, и наблюдать, как цинк лучится в результате взрыва в каждой человеческой яйцеклетке, было поистине захватывающе!».

Если вы внимательно следите за новостями медицинской науки, то вы наверняка обращали внимание, что подавляющее количество исследований, даже самых многообещающих, зачастую не соответствует их потенциалу. Бывает так, что положительные результаты на мышах не воспроизводятся у людей, или лабораторные исследования не могут быть повторены на живых организмах. Иногда у исследователей просто кончается финансирование, и они бывают вынуждены останавливать свои эксперименты.

В данном конкретном случае мы можем реально видеть, как быстро команда ученых  перешла от мышей к людям, и всего за пять лет им удалось выяснить то, что может изменить многие жизни. Вспышки света, которые они обнаружили при слиянии человеческой яйцеклетки и сперматозоида, могут быть использованы для определения жизнеспособности каждого отдельного плодного яйца.

Для пар, полагающихся на ЭКО, это крайне важно, потому что около 50 процентов оплодотворенных яйцеклеток не развивается должным образом из-за тех или иных неизбежных генетических нарушений.

«Это очень значимое открытие, потому что оно может дать нам неинвазивный и легко определяемый способ оценки состояния плодного яйца и в конечном итоге эмбриона перед имплантацией», — сказала одна из исследователей Ева Файнберг (Eve Feinberg).

«В настоящее время нет доступных инструментов, которые помогли бы нам понять, является ли оплодотворенная яйцеклетка здоровой, — добавляет она. — Часто мы просто не знаем, жизнеспособна ли яйцеклетка или эмбрион, пока не увидим, что беременность наступила. Вот почему это такой шаг вперед. Если у нас будет возможность сразу видеть, какое плодное яйцо хорошее, а какое нет, нам будет легче понять, какой эмбрион нужно перенести, чтобы избежать ненужных душевных переживаний и достичь наступления беременности как можно скорее».

В эксперименте ученые использовали фермент сперматозоида для активации яйцеклетки (оплодотворение яйцеклетки в исследовательских целях настоящей спермой является незаконным в соответствии с федеральным законом США). Они отчетливо наблюдали, как данное действие вызывало повышение уровня кальция в яйцеклетке, что приводило к выбросу цинка.

«По мере того как цинк буквально «выстреливает», он связывается с небольшими молекулами, испускающими флуоресценцию, она-то и может быть обнаружена микроскопами камеры», — пояснила Сара Кнаптон (Sarah Knapton) для The Telegraph.
Так почему же цинк оказался таким особенным элементом? Исследователи обнаружили, что яйцеклетка разделяет и распределяет цинк для того, чтобы контролировать развитие здорового эмбриона: данный минерал играет жизненно важную роль в контроле «решения», которое принимает плодное яйцо, чтобы стать эмбрионом. Поэтому чем больше выделяется цинка, тем ярче выглядит вспышка и тем жизнеспособнее оказывается яйцо.

«Сначала яйцеклетка должна накопить достаточно цинка, а затем она должна высвободить часть его для успешного движения по пути созревания, оплодотворения и начала эмбриогенеза», — сказал один из членов команды Томас О’Халлоран (Thomas O’Halloran) еще в 2014 году.

Но сколько именно цинка участвует в этом замечательном процессе, и где он находится в клетке? Это пока остается вопросом, требующим дальнейшего изучения учеными.

Все результаты данного исследования были опубликованы в научных отчетах, отснятый материал приводится ниже: https://vimeo.com/163864531

Статья на английском: https://www.sciencealert.com