Современные методы вспомогательной репродукции. Тройное родительство | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Шарипов Р. Р., Ефремов В. В. Современные методы вспомогательной репродукции. Тройное родительство // Молодой ученый. — 2016. — №26.2. — С. 47-50. — URL https://moluch.ru/archive/130/36191/ (дата обращения: 28.05.2018).



Митохондриальные нарушения признаны в качестве одной из главных причин целого ряда серьезных полиорганных заболеваний. Часто подвержены поражению ткани с высокими метаболическими потребностями, такие как сердце, мышцы и центральная нервная система. В этом обзоре рассмотрены методы вспомогательной репродукции – митохондриальные заместительные технологии.

Ключевые слова: митохондриальные заболевания, митохондриальная заместительная терапия, тройное родительство.

Mitochondrial defects have been recognized as a significant cause of a number of serious multiorgandiseases. Tissues with a high metabolic demand, such as heart, muscle, and central nervous system, are often affected. In this review it has considered various methods assisted reproductive technology- mitochondrial replacement techniques.

Key words: Mitochondrial diseases, Mitochondrial replacement therapy, three parenthood.

Митохондрии являются одними из важнейших органелл, регулирующих выработку энергии клетками. Они в изобилии содержатся в тканях с высоким уровнем энергетических потребностей, таких как мозг, сердце, мышцы, печень, почки [6]. У людей митохондриальная ДНК (мтДНК) наследуется исключительно по материнской линии [9]. По причинам, которые до сих пор изучаются, митохондриальный геном гораздо менее стабилен, чем ядерный геном, случайные мутации его ДНК встречаются примерно в 1000 раз чаще [6]. Эти мутации могут привести к наследуемой недостаточности, которая связана с уменьшением синтеза энергии, необходимой для адекватного развития и обмена веществ [15]. Митохондриальные нарушения вызывают полиорганную недостаточность, слабоумие, инсульт, слепоту, глухоту, детскую энцефалопатию, и преждевременную смерть. В настоящее время не существует лечения митохондриальных болезней, лишь симптоматическая терапия [1]. Было подсчитано, что частота развития митохондриального заболевания приблизительно равна 1 на 5000 живорожденных [14].

В настоящее время предимплантационная генетическая диагностика (ПГД) является мощным инструментом для пренатальной диагностики наследуемых генетических заболеваний, тем не менее, она не подходит для диагностики наследуемых митохондриальных заболеваний [14].

Трудности предимплантационной диагностики и отсутствие способов лечения митохондриальных заболеваний стимулируют поиск эффективных методов устранения данных нарушений еще до рождения ребенка.

Теоретически, передачу мтДНК от матери ребенку можно прервать несколькими способами: пересадкой проядер, пересадкой веретена, переносом отцовских спермальных митохондрий, деструкцией мтДНК в материнской яйцеклетке [2, 9, 15].

Ограниченным источником мужских митохондрий, могут быть сперматозоиды отца. Митохондрии имеют высокую концентрацию в слое вокруг основания хвоста сперматозоида возле головки. Здесь они создают энергию, необходимую для винтовых движений хвостом. Эти митохондрии, предположительно, подходят для трансплантации [15].

Методика пересадки веретена заключается в передаче веретена во время метафазы II из неоплодотворенного ооцита пораженной женщины в донорский ооцит без ядра. Для этого извлекается ядерный генетический материал от одного ооцита, без митохондриальной ДНК, затем переносится в донорский ооцит, ядро которого было удалено (цитопласт), но в котором содержится полный набор митохондриальных ДНК. Выполняется это следующим способом: зрелые ооциты извлекают во втором митотическом делении, при котором ядерный генетический материал представлен в виде веретено-хромосомного комплекса, состоящего из кариосферы прикрепленной к нитевидным волокнам веретена, при этом захватывается небольшое количество клеточной мембраны (кариопласта). Затем производится слияние кариопласта с цитопластом с помощью японского гемаглютинирующего вируса. В последующем ооцит может быть оплодотворен. С помощью этой технологии MasahitoTachibana и его коллеги из OregonNationalPrimateResearchCenter в 2009 г. смогли оплодотворить самку макаки (Macaca mulata). У обезьяны родились близнецы. Генетический анализ показал, что ядерный геном был унаследован исключительно из кариопласта, а митохондриальная ДНК – от донора цитопласта. Сейчас близнецам по 5 лет и они полностью здоровы [3–4, 7, 9].

Технология переноса проядер заключается в том, что сначала, в оплодотворенной яйцеклетке с помощью лазера делается отверстие в мембране. После эмбриолог проникает пипеткой в отверстие и вытаскивает проядра. Далее исследователь опустошает оплодотворенную донорскую яйцеклетку от ее генетического материала и вводит проядра в это «полую» яйцеклетку. В последующем оплодотворенная яйцеклетка может инкубироваться и пересаживаться в матку. Douglass Turnbull из Newcastle University, Великобритания сначала опробовал методику на мышиных эмбрионах в начале 2000 гг., а затем с успехом, на человеческих яйцеклетках [6].

Метод деструкции мтДНК в материнской яйцеклетке предложили Alejandro Ocampo и Juan Carlos Izpisua Belmonte, биологи из Salk Institute for Biological Studies in La Jolla, Калифорния в 2015 г. Они использовали яйцеклетки мышей, в которые вводили сегмент РНК, продуцирующий ДНК – режущий фермент – эндонуклеазу. Эндонуклеаза находит митохондрии с определенной мутацией и разрушает их ДНК. В эксперименте из обработанных яйцеклеток родились здоровые мыши, но некоторые ученые, такие как Eric Shoubridge из McGill University in Montreal, Канада и Douglass Turnbull отмечают (2015 г.), что яйцеклетки женщин с большим числом дефектных митохондрий могут не выжить после обработки, т. к. останется мало нормальных мтДНК [2].

Заслуживают особого внимания две технологии митохондриальной заместительной терапии: пересадка проядер и пересадка веретен, т. к. получающийся в результате манипуляций зародыш, по сути получает генетическую информацию от «трех родителей» – ДНК отца, матери, а также мтДНК яйцеклетки женщины донора. В случае рождения ребенка его можно назвать «ребенком трех родителей», а сам феномен – тройное родительство» [11]. Большой критике подверглись данные методы как со стороны ученых, так и правительственных организаций. В 2001 г. FDA США ввела мораторий на любые манипуляции с зародышами [8]. Но в последующем, успехи исследователей, таких как MasahitoTachibana, Shoukhrat Mitalipov, Douglass Turnbull побудили к пересмотру законодательных актов, касающихся митохондриальной заместительной терапии. Так 3 февраля 2015 г. Правительство Великобритании и HumanFertilisationandEmbryologyAuthority (HFEA) сняли запрет на метод оплодотворения, известный как митохондриальная заместительная терапия [10, 12, 13].

Исследователи из New Hope Fertility Center, Нью-Йорк, 27 сентября 2016 г. объявили, что ими была проведена процедура, когда при зачатии совмещаются ДНК трёх человек. Ранее пара уже потеряла двоих детей из-за редкого нейрометаболического митохондриального заболевания — синдрома Лея. Исследователи пересадили ядро из материнской яйцеклетки в донорскую со здоровыми митохондриями, которая затем оплодотворялась спермой отца. Команда John Zhang 2015 г. смогла модифицировать пять эмбрионов, один из которых был имплантирован и стал плодом, унаследовавшим как ДНК от обоих родителей, так и донорскую митохондриальную ДНК.

David Clancy, из Lancaster University, Великобритания говорит (2016 г.), что одной из проблем является возможность того, что вместе с материнским ядром в донорскую яйцеклетку попадут и некоторые дефектные митохондрии. Согласно превью John Zhang (2016 г.) 5 % эмбриональной мтДНК было перенесено с материнским материалом, в то время как в образцах митоходрий ребёнка количество дефектной ДНК колеблется от ткани к ткани в пределах 1,6 % [6]. А 13 октября 2016 г., исследователь из Украины Валерий Жукин заявил, что две женщины беременны плодами, созданными из ДНК трех человек. Пациентки Жукина не страдали заболеваниями митохондрий, однако из-за митохондриальной недостаточности их предыдущие беременности прерывались на ранних сроках [5]. Dietrich Egli (2016 г.), одобрил действия экспериментаторов. «Они проявили большое мужество, заведомо подвергая себя резкой критике. Я думаю, что в надзоре и контроле есть определенный перекос, из-за которого новые виды лечения откладываются в долгий ящик, поэтому нужно поступать именно так», — заявил он [5, 10].

Литература:

  1. Cesar Palacios-Gonzalez. Mitochondrial replacement techniques: egg donation, genealogy and eugenics // Monash Bioethics Review. — 2016. — № 34. — С. 37–51.
  2. DNA editing in mouse embryos prevents disease // www.nature.com. URL: http://www.nature.com/news/dna-editing-in-mouse-embryos-prevents-disease-1.17379 (датаобращения: 23.11.2016).
  3. DNA-swap technology almost ready for fertility clinic // www.nature.com. URL: http://www.nature.com/news/dna-swap-technology-almost-ready-for-fertility-clinic-1.11651 (датаобращения: 23.11.2016).
  4. Eric A. Shoubridge. Asexual healing // Nature. — 2009. — № 461. — С. 354–355.
  5. Erika Check Hayden. Regulators weigh benefits of ‘three-parent’ fertilization // Nature. — 2013. — № 502. — С. 284- 285.
  6. Ewen Callaway. The power of three // Nature. — 2014. — № 509. — С. 414–417.
  7. Ger P. A. Bongaerts. How to prevent ‘half-bastard’ progeny? Or an alternative for three-parent babies: Two-parent babies through transplantation of sperm mitochondria // Medical Hypotheses. — 2006. — № 67. — С. 1266–1269.
  8. Gretchen Vogel. FDA Considers Trials of ‘Three-Parent Embryos’ // Science. — 2014. — № 343. — С. 827–828.
  9. Hui-Shan Liu, Pei-Lun Chu. Three-parent embryo: The therapeutic future for inherited mitochondrial diseases // Journal of the Formosan Medical Association. — 2014. — № 114. — С. 1027–1028.
  10. Ingrid Torjesen. UK moves a step closer to being first country in world to allow “three parent babies” // BMJ. — 2013. — №. — С..
  11. Masahito Tachibana, Michelle Sparman, Hathaitip Sritanaudomchai, Hong Ma, Lisa Clepper, Joy Woodward, Ying Li, Cathy Ramsey, Olena Kolotushkina, Shoukhrat Mitalipov. Mitochondrial gene replacement in primate offspring and embryonic stem cells // Nature. — 2009. — № 461. — С. 367 -370.
  12. Paula Amato, Masahito Tachibana, Michelle Sparman, Shoukhrat Mitalipov. Three-parent in vitro fertilization: gene replacement for the prevention of inherited mitochondrial diseases //. — 2014. — № 101. — С. 31–35.
  13. Reports of ‘three-parent babies’ multiply // www.nature.com. URL: http://www.nature.com/news/reports-of-three-parent-babies-multiply-1.20849 (датаобращения: 23.11.2016).
  14. Three-parent baby claim raises hopes — and ethical concerns // www.nature.com. URL: http://www.nature.com/news/three-parent-baby-claim-raises-hopes-and-ethical-concerns-1.20698 (датаобращения: 23.11.2016).
  15. Trisha Gura. Fertile mind // Nature. — 2012. — № 491. — С. 319–320.
Основные термины (генерируются автоматически): митохондриальная заместительная терапия, митохондриальная ДНК, митохондрия, материнская яйцеклетка, ядерный генетический материал, FDA, донорский ооцит, Великобритания, HFEA, ядерный геном.


Ключевые слова

митохондриальные заболевания, митохондриальная заместительная терапия, тройное родительство

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос