Утверждение нового метода лечения, с помощью которого трое родителей смогут зачать ребенка, обсуждается уже несколько лет в Великобритании и, возможно, станет реальностью через два года. Метод призван помочь в устранении генетических дефектов матери уже в пробирке. Дефект находится в так называемых митохондриях, "электростанции" ячеек. Чтобы избавиться от дефектных митохондрий, необходимо перенести ядро одной яйцеклетки в другую яйцеклетку, содержащую интактные митохондрии. Ученые из Vetmeduni Vienna впервые показали, что даже несколько дефектных митохондрий, перенесенных при переносе, могут вызывать заболевания. Результаты опубликованы в Cell Reports.
Митохондрии – это клеточные органеллы, расположенные внутри клеток животных и человека. Они производят энергию для организма, обладают собственным генетическим материалом – митохондриальной ДНК (мтДНК) – и передаются исключительно от матери. В зависимости от их активности и задач в клетке присутствует разное количество митохондрий – обычно от нескольких сотен до тысячи на клетку тела.
Унаследованные митохондриальные нарушения или так называемые митохондропатии встречаются примерно у одного из 10 000 человек во всем мире. Такие заболевания, как диабет, инсульт, пороки сердца, эпилепсия или мышечная слабость, могут быть вызваны митохондриальными дефектами. Наследственные митохондриальные нарушения пока неизлечимы. Поэтому в настоящее время прилагаются усилия к тому, чтобы женщины с этим заболеванием могли рожать здоровых детей с помощью переноса ядер.
Митохондрии размножаются с разной скоростью
Йорг Бургшталлер, ученый и член исследовательской группы Готфрида Брема в Венском Ветмедуни, уже несколько лет работает над генетикой митохондрий. Ранее было известно, что разные типы митохондрий внутри клетки могут пролиферировать с разной скоростью. Однако неизвестно, является ли это единичным явлением или эти случаи встречаются чаще.
Бургшталлер исследовал это на четырех новых моделях мышей, несущих разные смеси митохондрий, ДНК которых были связаны друг с другом в разной степени. Это означало, что у мышей не было проблем со здоровьем, поскольку все мтДНК были полностью функциональными.
Результат был следующим: чем дальше были связаны два типа митохондрий внутри яйцеклетки, тем чаще отмечалось преимущество роста в пользу одного из двух типов митохондрий. Когда две разные мтДНК были одинаково распространены в клетках органа во время рождения, один тип через некоторое время полностью терялся. Таким образом, один вариант митохондрий достиг преимущества в росте по сравнению с другим вариантом и вытеснил последний. Этот эффект практически отсутствовал в генетически очень похожих митохондриях внутри клеток; соотношение между двумя типами митохондрий в этом случае не изменилось.
Эффект важен в репродуктивной медицине
Результаты Бургшталлера могут повлиять на запланированное внедрение так называемого "Трое родителей" в Великобритании. Эксперты берут ядро одной яйцеклетки человека, митохондрии которой имеют дефект, и помещают его в яйцеклетку с "здоровый" митохондрии. У ребенка, полученного в результате этой процедуры, есть три родителя: мать, чье клеточное ядро используется, мать, митохондрии которой задействованы, и отец, чья сперма оплодотворила яйцеклетку.
Однако этот метод поднимает следующую проблему: при каждом переносе ядра небольшое количество дефектных митохондрий переносится в здоровую яйцеклетку. "До сих пор считалось, что это минимальное «заражение» не имеет значения для ребенка. Однако наши данные показывают, что эффект может иметь драматические последствия для здоровья потомства. Если митохондрии обеих матерей генетически сильно различаются, это может иметь те же эффекты, что и на мышиной модели," говорит Бургсталлер, который разработал теорию вместе с соавтором Джоанной Поултон, профессором митохондриальной генетики в больнице Джона Рэдклиффа в Оксфорде. "Один митохондриальный тип может заявить о себе против другого. Если настойчивый будет нести дефектную мтДНК, польза от терапии будет поставлена под угрозу."
Решение проблемы "Трое родителей"-проблема
Бургшталлер и его коллеги предлагают следующее решение проблемы: мтДНК обеих матерей, i.е. донор ядра и донор митохондрий должны быть проанализированы заранее и согласованы друг с другом. Так называемый "обработка гаплотипов" может предотвратить опасный эффект. В будущем эффект может быть даже целенаправленно использован для подавления дефектной мтДНК.