Замена митохондрий в яйцеклетках поможет снизить риск детской заболеваемости

Исследователи из Орегонского Университета Здравоохранения и Наук в Бивертоне (Oregon Health and Science University) (США) разработали технологию замены дефектных митохондрий в неоплодотворенных яйцеклетках и утверждают, что методика почти готова для использования в области вспомогательных репродуктивных технологий. Новый метод поможет родителям минимизировать риск развития у детей множества заболеваний, связанных с дефектами в митохондриях – энергетических органоидах клетки.

По оценкам специалистов, дефекты митохондрий имеют место приблизительно у 1 из 4000 детей и могут стать причиной редких и часто смертельных заболеваний, таких как дефицит карнитина, который препятствует использованию в организме жиров в качестве источника энергии. Кроме того, дефекты митохондриального генома связаны и с более распространенными заболеваниями человека, такими как рассеянный склероз и болезнь Паркинсона. Поскольку митохондрии содержат собственную ДНК и наследуются по материнской линии, замена дефектной митохондрии на нормальную в яйцеклетке матери, имеющей риск передачи таких заболеваний, может способствовать рождению здорового ребенка.

Три года назад группа исследователей под руководством Шухрата Миталипова (Shoukhrat Mitalipov), специалиста в области биологии репродукции Орегонского Университета, внедрила донорскую митохондрию в яйцеклетку макаки-резус (Macaca mulatta), в результате чего после оплодотворения родилась здоровая особь [1]. Теперь та же самая команда сообщает о создании человеческих эмбрионов с донорскими митохондриями [2]. По словам Миталипова, методика нуждается в доработке для повышения эффективности, но она готова для использования в клинике: «Рождения первого ребенка [при помощи такого метода] можно ожидать в течение ближайших трех лет».

Точно так же, как это было проделано с обезьянами, Миталипов и его коллеги извлекли ядро из неоплодотворенной яйцеклетки человека с «дефектными» митохондриями и инъецировали его в другую неоплодотворенную яйцеклетку (с нормальными митохондриями), из которой предварительно было извлечено собственное ядро. Затем яйцеклетку оплодотворили in vitro.

В предыдущем эксперименте исследователи убедительно продемонстрировали, что оплодотворенные яйцеклетки макаки были нормальными: перенеся их в матку, ученые добились рождения четверых здоровых детенышей. Для оценки результата, полученного на клетках человека, исследователям необходимо было получить развивающиеся эмбрионы на стадии бластоцисты. Клетки бластоцисты использовали для получения линии эмбриональных клеток, на которых затем провели различные тесты. «Модифицированные» клетки с донорскими митохондриями «вели себя» так же, как клетки, полученные из нормальных эмбрионов.

По словам Дэвида Торберна (David Thorburn), специалиста по генетике митохондриальных заболеваний Мельбурнского Университета (University of Melbourne) (Австралия), особенно важно, что после эксперимента исследователи наблюдали за обезьянами для выявления возможных отдаленных эффектов переноса ДНК, и никаких отклонений обнаружено не было. Кроме того, исследователи из группы Миталипова использовали клетки обезьян для демонстрации работы методики на размороженных яйцеклетках, что может быть особенно важно в клинике.

Однако, по мнению Торберна, методика еще не готова для использования в клинической практике. По словам ученого, для достоверности необходимо собрать больше данных в экспериментах на обезьянах, в том числе информации, касающейся способности животных, «перенесших» процедуру, успешно воспроизводить потомство, и данных о возможных аномалиях, которые могут возникать в процессе развития как обезьян, так и эмбрионов человека.

«Но если дело пойдет, - говорит исследователь, - ежегодно сотни семей по всему миру смогут прибегнуть к новой технологии».

Тем не менее, не все загадки разгаданы. Около 50% яйцеклеток человека оплодотворяется ненормально, в результате чего остается избыток материнской ядерной ДНК. Подобная проблема у обезьян или в контрольных группах наблюдается реже.

«Создается впечатление, что человеческие ооциты более чувствительны», - комментирует Миталипов. Он предполагает, что причиной проблемы может быть «незавершенный мейоз», и в настоящее время работает над усовершенствованием методики. Но даже в этом случае лишь из 20% яйцеклеток развиваются эмбрионы, которые могут быть пригодными для переноса в матку.

Поскольку Национальные Институты Здоровья (NIH) США ограничивают финансирование исследований, в результате которых происходит уничтожение эмбрионов человека, Миталипову приходится работать на средства, полученные из частных источников в лаборатории, которая не использует ресурсы, выделенные для поддерживаемых Национальными Институтами исследований. Однако в результате клинической работы будут получены эмбрионы, которые не будут уничтожены, так что подобная работа может быть поддержана общественным финансированием.

«Теперь вопрос заключается в том, поддержит ли NIH клиническое исследование?», - поясняет Миталипов.

Прежде чем методика сможет быть использована в клинике США, она должна быть одобрена Управлением по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов США (FDA). По словам Миталипова, его заявка до сих пор не одобрена.

«Нам нужна всего лишь их [FDA] директива. К несчастью, пациентам приходится ждать», - комментирует исследователь.

Проблема в том, что одобрения заявки можно ждать долгое время: общество и законодатели с недоверием относятся к «гибриду» трех родителей, поскольку в результате предложенной методики происходит смешивание генетического материала от донорской митохондрии, матери, у которой получают ядро, и отца. Эта «смесь» останется в каждом потомке.

В Великобритании ситуация развивается быстрее. Команда из Университета Ньюкастла (Newcastle University) провела сходные эксперименты, результаты которых были рассмотрены компетентной комиссией. Независимый административный орган – Комиссия по Оплодотворению и Эмбрионам (Human Fertilisation and Embryology Authority) – недавно начал общественные слушания по данному вопросу.

Будучи однажды утвержденной, технологию можно будет широко распространить. По словам Миталипова, наиболее сложные технологии, которые предусматривает методика – это микроскопы и лазеры для проделывания отверстия в яйцеклетке, которые уже используются в клиниках репродукции при оплодотворении in vitro, а также преимплантационное генетическое исследование.

Замена митохондрии в неоплодотворенной яйцеклетке может снизить риск развития заболеваний у потомства (фото: ISM/SPL)

По материалам NatureNews

Оригинальная статья:
Nature doi:10.1038/nature.2012.11651

Литература:
1. Tachibana, M. et al. Nature 461, 367–372 (2009).
2. Tachibana, M. et al. Nature (2012)