Великобритания в 2015 году стала первой страной, парламент которой одобрил возможность ограниченного использования новой технологии экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), получивший популярное название «ребенок от трех родителей». Митохондриальная заместительная терапия использует донорский материал от здоровой женщины, чтобы заместить митохондрии в клетке биологической матери.
На этой неделе государственное агентство, которое выдает разрешение на проведение подобных процедур, подтвердило по запросу The Guardian, что в стране уже родился как минимум один ребенок с ДНК трех человек, а всего было выдано 32 разрешения. Детальная информация, в том числе точное количество детей («не более пяти»), не разглашается, чтобы сохранить конфиденциальность семей.
Первый метод (цитоплазматический перенос), который использовал перенос митохондрий от донора, был разработан еще в 80-е годы прошлого века. И уже в следующем десятилетии его начали использовать на людях. После того, как у нескольких зачатых таким способом детей были обнаружены нарушения развития, во многих странах такая процедура была запрещена.
Тем не менее, отдельные случаи подобного оплодотворения выполняли в странах «серой зоны», в которых не было ни официальной легализации, ни запрета. В 2016 году митохондриальную терапию использовали для рождения ребенка в Мексике, позже сообщалось о проведении подобных операций в Украине и Греции.
Зачем нужна митохондриальная заместительная терапия?
Митохондрии представляют собой микроскопические органеллы, присутствующие почти во всех типах клеток человеческого тела. Они выполняют множество функций, основная из которых заключается в производстве клеточной энергии. Большинство клеточных генов и ДНК находятся в клеточном ядре, но 37 генов (около 0,1% ДНК) содержатся в митохондрии. Они кодируют молекулы, необходимые для производства энергии.
В отличие от генетического материала в ядре клетки, который наследуется ребенком от обоих родителей, митохондриальная ДНК (мтДНК) поступает только из яйцеклеток, а потому все накопленные мутации передаются от матери ребенку. Кроме того, отдельные исследователи показывают связь между бесплодием и количеством мтДНК у матери.
Генетические дефекты проявляются, прежде всего, в наиболее энергоемких органах — мозге, сердце, мышцах и печени. Например, мутации мтДНК могут привести к таким заболеваниям, как мышечная дистрофия, эпилепсия, проблемы с сердцем и умственная отсталость. По оценке, примерно один из 5 000 детей рождается с митохондриальным заболеванием. Их проявления зависят от доли митохондрий с нарушениями и в ряде случаев могут быть смертельными в раннем возрасте.
Как работает технология искусственного оплодотворения?
Первая технология, направленная на лечение наследственных митохондриальных заболеваний, была разработана еще в 1980-х годах. Исследователи брали из здоровой донорской клетки цитоплазму — внутреннюю полужидкую среду, в которой плавают различные органоиды, в том числе митохондрии. Полученный материал, включая белки, матричную РНК (мРНК), митохондрии и другие органеллы, вводили в яйцеклетку-реципиент. В результате в новой клетке содержалась смесь из генетического материала биологической матери и женщины-донора.
Метод начали использовать для лечения бесплодия у людей в США в середине 90-х годов. Но после этого исследователи предположили, что подобный трансфер может вызвать конфликт между материнскими и донорскими белками и оказывать влияние на развитие ребенка. После того, как у нескольких детей были выявлены нарушения развития (связь которых с процедурой до конца не подтверждена), американский регулятор запретил проведение процедуры до тех пор, пока клинические испытания не подтвердят ее безопасность и эффективность.
Для решения проблемы исследователи разработали более совершенные методы, при которых минимизируется вероятность конфликта между материнскими и донорскими органоидами. В Великобритании исследователи используют технологию пронуклеарного переноса.
Ученые оплодотворяют яйцеклетки матери с митохондриальными нарушениями и здоровой женщины-донора с помощью спермы отца. Затем из обеих клеток удаляются пронуклеусы — мужское и женское клеточные ядра, которые формируются после оплодотворения и в процессе развития зиготы сливаются.
Извлеченный таким образом материал пересаживается из яйцеклетки биологической материи в донорскую клетку. В результате получается оплодотворенная яйцеклетка, которая содержит ядерный генетический материал от биологических родителей и мтДНК от донора. После проведения скрининга такая клетка может быть имплантирована в матку матери с помощью обычной процедуры ЭКО.
Какие существуют риски?
При любой процедуре, существующей в настоящее время, небольшое количество материнской мтДНК неизбежно переносится в донорскую клетку. Хотя доля таких «проблемных» митохондрий незначительна и процедура должна снижать риск развития митохондриальных заболеваний, требуются дополнительные исследования, чтобы понять, как они будут проявляться в дальнейшем.
В частности, исследователи хотят понять, существует ли риск того, что заболевания все равно разовьются просто в более позднем возрасте или возникнут у следующего поколения при зачатии девочки. Для оценки этих рисков необходимы подробные данные о ходе и результатах процедур, которые пока не публикуются.
Кроме того, исследователи пока не знают, остаются ли уровни перенесенных мутантных митохондрий стабильными с течением времени. Исследование на животных и клеточных моделях показало, что в некоторых случаях доля перенесенных митохондрий, генетически несоответствующих ядерному ДНК, может заметно увеличиваться с течением времени, замещая донорские органоиды в клетках.
Этот процесс называется реверсией, и его наблюдали не только у животных, но и у людей. В исследовании, опубликованном в этом году, например, ученые сообщили об использовании альтернативного метода переноса митохондриальной терапии для лечения бесплодия у 25 пар в Греции.
При этом из шести рожденных детей в клетках пяти наблюдалась митохондриальная ДНК только от донора, а у шестого — более половины мтДНК оказалась материнской. Хотя после оплодотворения во всех яйцеклетках доля такой мтДНК не превышала 1%.
Дальнейшие исследования, в том числе наблюдения за развитием детей, рожденных в Великобритании, позволят ответить на эти вопросы и разработать технологию, которая поможет женщинам с высоким риском митохондриальных заболеваний, с одной стороны, избежать передачи болезни детям, а с другой — иметь собственных детей.
Читать далее:
Посмотрите на Землю в самом высоком разрешении: фото сделал спутник третьего поколения
«Убегающая» черная дыра оказалась обычной галактикой
Ученые впервые увидели, как звезда пожирает планету: это, в итоге, ждет и Землю
На обложке: Изображение от Freepik