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

«Нет ничего чудеснее человеческого мозга, нет ничего более изумительного, чем процесс мышления, ничего более драгоценного, чем результаты научных исследований»

Алексей Горький

Файлы

Загадки электричества

Пределы роста. 30 лет спустя

Шок будущего

Деньги без процентов и инфляции