Двухаллельные мутации в ANAPC13 вызывают женское бесплодие, характеризующееся остановкой созревания ооцитов как у человека, так и у мышей

Введение: Остановка созревания ооцитов — трудноустранимая клиническая проблема, приводящая к повторным неудачам вспомогательных репродуктивных технологий. Анафаз-стимулирующий комплекс, или циклосома (APC/C), координирует серию протеолитических событий, обеспечивающих нормальное продвижение клеточного цикла в митозе при пролиферации соматических клеток и в мейозе при созревании ооцитов. Было показано, что дефекты субъединиц APC/C, таких как ANAPC8 и ANAPC12, связаны с остановкой созревания ооцитов. Однако роль других субъединиц APC/C в созревании ооцитов остается неясной.

Цель: Исследование было направлено на выявление причинно-следственной связи между мутациями ANAPC13 и остановкой созревания ооцитов, а также на уточнение патогенетического механизма, чтобы создать теоретическую основу для клинической диагностики и лечения.

Методы: В исследование включали пациенток с диагнозом остановки созревания ооцитов, установленным при морфологической оценке во время вспомогательных репродуктивных технологий, и проводили полное экзомное секвенирование. У трех пациенток были выявлены мутации ANAPC13, которые были отобраны как кандидатные. Повторяющуюся мутацию c.6C>A воспроизвели на модели мышей knock-in (Anapc13mut), чтобы уточнить ее связь с остановкой созревания ооцитов; в качестве контроля использовали мышей дикого типа (Anapc13wt). Дополнительно проводили фенотипирование ооцитов мышей, протеомный анализ человеческих ооцитов и молекулярные эксперименты на клеточных линиях и плазмидах для определения роли ANAPC13 в созревании ооцитов. В качестве поискового подхода к лечению выполняли микровведение мРНК Anapc13.

Результаты: Мы выявили две двухаллельные мутации ANAPC13 (NM_001242374.1: c.6C>A; p.D2E и c.71T>G; p.L24R) у трех женщин с бесплодием и остановкой созревания ооцитов на стадии метафазы I. У ооцитов самок мышей Anapc13mut также была крайне низкая доля зрелых ооцитов как после суперовуляции (Anapc13wt: 96,63% ± 3,40% против Anapc13mut: 1,66% ± 3,34%, p < 0,001), так и при созревании in vitro (Anapc13wt: 70,30% ± 1,10% против Anapc13mut: 0,83% ± 1,66%, p < 0,001). Детальное исследование ооцитов показало, что мутантный ANAPC13 нарушает белковый состав ооцитов во время перехода от метафазы I к анафазе I за счет нарушения функции APC/C, не изменяя динамику контрольной точки сборки веретена деления. Кроме того, молекулярное механистическое исследование показало, что дисфункция APC/C обусловлена аномальным взаимодействием субъединиц. Более того, у ооцитов с мутацией Anapc13 удалось частично восстановить способность к выталкиванию первого полярного тельца (49,20% ± 3,60%) путем микровведения мРНК Anapc13.

Выводы: Исследование показало критическую роль ANAPC13 в созревании ооцитов у человека и мышей, установило причинную связь между мутациями ANAPC13 и остановкой созревания ооцитов и предоставило предварительные данные о том, что микровведение может быть потенциальным методом лечения таких пациенток с мутациями ANAPC13.