Forskare vid UC Santa Cruz har upptäckt en cellulär process i bröstet som kan öka mjölkproduktionen hos gravida kvinnor, vilket avslöjar en potentiell väg att ta itu med amningsinsufficienssyndrom - oförmågan hos en ammande mamma att producera tillräckligt med mjölk för att tillgodose sitt barns näringsbehov.
Den nya studien, publicerad den 17 april i Nature Communications , i en uppsats med titeln "Fysiologisk DNA-skada främjar funktionell endoreplication av alveolära celler i bröstkörteln under amning," identifierar ett enzym som främjar genereringen av mer mycket mjölkproducerande celler genom att stoppa celldelningen vid precis rätt tidpunkt. Detta enzym, som kallas WEE1, aktiveras av cellen som ett naturligt svar på de skadliga effekterna av snabb DNA-replikation, som krävs under graviditeten för att bygga upp en mjölkförsörjning.
Tidigare studier har visat att en stor del av de mjölkproducerande alveolarcellerna i bröstet innehåller två kärnor i början av laktationen. Närvaron av dessa celler är avgörande för effektiv mjölkproduktion, men man trodde att slumpen dikterade hur många av dessa tvåkärniga celler som skulle genereras.
Denna nya studie fann dock att WEE1-enzymet aktivt stoppar celldelningen efter att genomet replikerats, men innan själva cellen delar sig. Denna process – känd som endoreplication – genererar celler som innehåller mer än det normala komplementet av DNA, som är två kopior av varje kromosom. Resultatet är en "polyploid" cell med två kärnor, var och en med det normala komplementet av DNA - eller till och med en enda kärna med dubbelt det normala komplementet. Dessutom kan detta upprepas många gånger för att generera celler med ännu mer DNA.
Att förstå denna process ger nya möjligheter för behandlingar som syftar till att öka andelen polyploida alveolära celler och därmed öka mjölkproduktionen. En modersmjölk är "flytande guld", sa UC Santa Cruz professor Lindsay Hinck. "Amning ger en mängd livslånga fördelar för både mor och barn, men uppåt 50 % av kvinnorna världen över upplever amningsinsufficiens."
Hinck är en framstående professor i molekylär-, cell- och utvecklingsbiologi, och huvudförfattarna på den tidning som presenterar dessa nya rön är Rut Molineuvo och Julien Menendez – respektive tidigare och nuvarande postdoktorer i Hincks labb. Med UC Santa Cruz professor i biomolekylär ingenjörsteknik Camilla Forsberg leder Hinck också Institutet för stamcellers biologi (IBSC), som främjar stamcellsforskning genom att främja tvärvetenskapliga upptäckter inom biologi, ingenjörsvetenskap och informationsvetenskap.
Låg amning är bara en orsak till amningsproblem; andra utmaningar är maternell stress och spädbarns spärrproblem. Men Hinck påpekar att mjölkersättningar är populära, delvis för att många kvinnor kämpar för att uppfylla American Academy of Pediatrics rekommendation att spädbarn uteslutande ska ammas under de första sex månaderna.
"Den senaste formelbristen i Amerika understryker många föräldrars beroende av modersmjölksersättning," sa Hinck. "Vår studie ger insikt i varför kvinnor kan uppleva den differentiella förmågan att producera tillräckligt med mjölk under amning."
Under graviditeten ökar celldelningen för att generera det stora antalet celler som krävs för mjölkproduktion. Denna snabba celldelning leder till replikationsfel – DNA-skador – som inte korrigeras. Istället pausar cellen sin delningsprocess och går över till en "endocykel" där DNA:t fördubblas i frånvaro av celldelning. Lyckligtvis spelar endoreplikation en reglerande roll och stoppar celldelningen permanent, vilket förhindrar den oändliga tillväxten i samband med cancertillstånd.
"Genom att reda ut signalvägen för DNA-skada-svar som reglerar endoreplikation, har vi identifierat ett icke-hormonellt tillvägagångssätt för att öka mjölkproduktionen och potentiella mål för terapeutisk intervention som i slutändan kan hjälpa kvinnor som upplever amningsinsufficiens," sa Hinck.
"Vi tror att vår upptäckt är av brett intresse, särskilt i ljuset av nya uppmaningar från Vita huset att investera i och främja forskning och innovation för kvinnors hälsa."
Mer information: Rut Molinuevo et al, Fysiologisk DNA-skada främjar funktionell endoreplication av bröstkörtelalveolära celler under amning, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47668-9
Journalinformation: Nature Communications
Tillhandahålls av University of California - Santa Cruz
