Оплодотворённым клеткам человека впервые заменили батарейки

Группа исследователей из Великобритании произвела первый в мире перенос ДНК между оплодотворёнными яйцеклетками людей. Это достижение даёт надежду семьям, в которых велика вероятность рождения детей с наследственными заболеваниями митохондрий – органелл, отвечающих за обеспечение клеток энергией.

Каждой клетке человеческого тела для нормального функционирования необходима энергия. Её поставляют митохондрии, иногда именуемые клеточными батареями.
Также в любой клетке присутствует ядро, которое содержит информацию, полученную от обоих родителей, это порядка 20 тысяч генов. Код митохондрий прописан в отдельной митохондриальной ДНК (в общей сложности 37 генов, 13 из которых кодируют белки), эти данные передаются только по материнской линии.

Соответственно, если в генетическом коде матери произошла поломка (мутация), то она в конце концов наследуется и ребёнком. При этом сколько именно мутировавшей ДНК передастся, предсказать невозможно. Отклонения присутствуют у каждого двухсотого младенца.
В большинстве случаев мутации вызывают лишь слабое проявление симптомов болезни. Но когда их количество очень велико, больше 50%, у детей (примерно 1 случай из 6500) появляются серьёзные нарушения в работе мышц, сердца, печени, а также диабет и глухота/слепота. Такие дети часто умирают ещё в младенчестве.

Дефекты в митохондриях приводят к нарушению тканевого дыхания (K.R. Porter/Science Photo Library).

Лечить подобные нарушения медики ещё не научились, поэтому в большинстве случаев перед семьёй встаёт мучительный вопрос – рожать детей на свой страх и риск или вовсе отказаться от потомства.
Профессор Дуглас Тёрнбулл (Douglass Turnbull) и доктор Мэри Херберт (Mary Herbert), а также их коллеги из университета Ньюкасла пару лет назад придумали своё решение проблемы: переправить ядерную ДНК "поломанной" оплодотворённой яйцеклетки в нормальную донорскую (из неё генетический материал будет удалён).

"Мы как будто меняем батарейку ноутбука. Энергия теперь поступает нормально, а жёсткие диски сохранили всю нужную информацию, — поясняет Тёрнбулл в пресс-релизе университета. — Ребёнок, рождённый таким методом, будет иметь ДНК папы и мамы и правильно функционирующие митохондрии от донора".
В качестве донорских были взяты клетки, непригодные для экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), отвергнутые клиниками и фактически пожертвованные лечащимися там парами.

Команда из Ньюкасла использовала яйцеклетки с одним или сразу тремя пронуклеусами (женскую клетку атакуют два сперматозоида, на фото справа). В случае ЭКО примерно каждый десятый эмбрион оказывается таковым (фото Advanced Fertility Center of Chicago).

Внутри оплодотворённых яйцеклеток ещё не произошло слияние генетического материала от матери и отца, поэтому в них присутствуют два пронуклеуса (недоядра). Именно их и переместили в донорскую клетку.

Так как цитоплазма клетки при этом практически не переносится, большая часть находящейся в ней плохой митохондриальной ДНК остаётся за бортом новой клетки.
В новых опытах британские специалисты довели эмбрионы до 6-8 дней развития, после чего, как положено по законодательству, все клетки были уничтожены. Исследование их развития в течение этого срока показало, что из 80 эмбрионов 18 размножились до стадии восьми клеток, а несколько и до стадии бластоцист (около сотни клеток).

 Схема переноса ядер между человеческими зиготами. Внизу: график, иллюстрирующий развитие обычных и переделанных клеток (иллюстрации Nature).

Также был проведён тест на наличие поломанной митохондриальной ДНК. Выяснилось, что в новую оболочку с донорскими "батареями" переходит не более 2% плохого генетического материала. А этого недостаточно, для того чтобы развились наследственные болезни.

"Мы доказали, что эта технология работает, что она может предотвратить передачу митохондриальных заболеваний у людей", — говорит Тёрнбулл.

"Наш долг помочь семьям родить здоровых детей, подарить им возможность, которую большинство из нас принимают как само собой разумеющееся", – говорит Тёрнбулл (фото BBC News). 

Теперь микробиологам предстоит выяснить, насколько безопасна данная методика. Параллельно необходимо улучшить выживаемость эмбрионов. (Поскольку в этом исследовании использовались не самые лучшие оплодотворённые яйцеклетки, существует вероятность, что в случае с нормальными зародышами выход будет больше.)

Кстати, надежда на то, что из поправленных эмбрионов родятся нормальные дети, вовсе не так уж призрачна. В прошлом году группе учёных из США удалось проделать похожий эксперимент с обезьянами (статья также вышла в Nature). Четыре детёныша родились в срок и пока выглядят вполне нормальными и здоровыми.

"Сегодняшние новости наверняка порадуют семьи, дети в которых умирали от наследственных заболеваний этого типа", — считает Дэвид Торнбёрн (David Thorburn), генетик детского исследовательского института Мёрдока (Murdoch Children's Research Institute).

Макаки-резус Мито и Трэкер (Mito, Tracker), рождённые в ходе экспериментов группы Миталипова. Возраст – 6 дней. О дальнейшей судьбе этих животных пока почти ничего не известно, но другая группа учёных показала, что трансгенные обезьяны могут давать потомство (фото Nature).

Сейчас Тёрнбулл и его коллеги сотрудничают с государственной организацией HFEA (Human Fertilisation and Embryology Authority), которая лицензирует исследования эмбрионов. Учёные выясняют, какие дополнительные опыты и проверки нужно провести, чтобы получить разрешение на создание первого ребёнка с донорскими митохондриями.

Тем временем группа Шукрата Миталипова (Shoukhrat Mitalipov) из Орегонского университета здоровья и науки, использовавшая для создания трансгенных обезьян неоплодотворённые яйцеклетки, пытается получить одобрение Управления по контролю над пищевыми продуктами и медикаментами США (FDA) на пробу метода на половых клетках человека.
По мнению американских учёных, использование оплодотворённых яйцеклеток неэтично, так как донорский эмбрион при трансплантации фактически уничтожается.

Какая технология в конце концов станет массовой и выживут ли методики вообще – неизвестно. В любом случае говорить об этом до того, как будет показано, что смешивание разнородных ядер и цитоплазмы никак не влияет на развитие эмбрионов, рано.

К сожалению, даже опыты на обезьянах не дают полной уверенности в том, что когда-либо родится нормальный человек с чужими энергетическими органеллами. "Ведь даже ЭКО до сих пор является неким прыжком в неизвестность", — добавляет профессор Тёрнбулл.

Источник: Мембрана.ру