Klonowanie reprodukcyjne człowieka - możliwe

Debata na temat ważności tej metody trwa od wielu lat. Przeciwnicy uważają to za odrodzenie eugeniki, a poczęte z nią dzieci są genetycznie zmodyfikowane. Ale jest znacznie więcej zwolenników metodologii zapobiegania poważnym chorobom dziedzicznym. Geny mitochondrialne nie wpływają na żadne oznaki zewnętrzne, a włosy stoją na końcu na podstawie opisu objawów chorób mitochondrialnych.

Wadliwe mitochondria

Znanych jest około 50 (według innych źródeł - do 150) zespołów, które są spowodowane dysfunkcją mitochondriów. Prowadzą do chorób serca, upośledzenia umysłowego, ciężkich zaburzeń neurologicznych, dystrofii mięśni, cukrzycy, utraty wzroku, głuchoty i wielu innych problemów.

Znanych jest około 6000 nieprawidłowości chromosomalnych i chorób dziedzicznych spowodowanych mutacjami jednego z około 19 000 genów jądrowych „pracujących” (syntezujących białka lub RNA), średnio jeden z pięciu do sześciu tysięcy noworodków. W rezultacie jedno na kilkaset dzieci rodzi się z mniej lub bardziej dziedzicznymi chorobami wpływającymi na ich zdrowie.

Mutacje w mitochondrialnym DNA mogą powodować choroby dziedziczne przenoszone przez matkę. W każdej komórce ludzkiej (z wyjątkiem plemników i komórek jajowych) zwykle znajduje się 100-10 000 kopii mtDNA, co wiąże się z cechami manifestacji chorób mitochondrialnych - zwykle później i bardzo zmiennymi objawami.

Mitochondrialny DNA (mtDNA) zawiera tylko 37 genów, ale choroby dziedziczne z nim związane są nie mniej powszechne niż mutacje w jądrowym DNA. W 2008 r. Autorzy artykułu w American Journal of Human Genetics, analizując genomy mitochondrialne ponad 3000 noworodków, stwierdzili, że co 200. (!) Niemowlę ma oczywiste lub ukryte (nie manifestuje się podczas rutynowego badania, ale potencjalnie niebezpieczne ) podstawienia nukleotydów w mtDNA.

Powodem tak wysokiej częstotliwości chorób mitochondrialnych jest to, że mutacje w mtDNA występują 1000 razy częściej niż w chromosomach jądrowych: gdy działają „komórkowe stacje energetyczne”, powstaje ogromna ilość wolnych rodników, które, jeśli odpowiednie mechanizmy molekularne nie mają czasu na ich neutralizację w czasie, mogą powodować nieprawidłowości w pierścieniu mtDNA, składające się z około 16–500 nukleotydów. System naprawy uszkodzeń DNA w mitochondriach działa gorzej niż w jądrze. Ponadto, w przeciwieństwie do chromosomów jądrowych, w mitochondriach praktycznie nie ma „śmieciowego” DNA, a wolny rodnik, który się uwolnił, nie może wejść w nieznaczną część genomu. Wszelkie uszkodzenia genów mitochondrialnych trafiają dokładnie w cel i mogą zmniejszyć wydajność kodowanego w nich białka lub RNA lub całkowicie zatrzymać ich syntezę. Takie uszkodzenie może sprawić, że zarodek będzie nieopłacalny i prowadzić do poronienia, aw mniej poważnych przypadkach choroby związane z zaburzeniem mitochondriów wędrują z pokolenia na pokolenie.

Choroby mitochondrialne są przenoszone tylko przez linię matczyną, wraz z cytoplazmatą komórki jajowej: w nasieniu mitochondria są tysiąc razy mniejsze i albo nie wchodzą do komórki jajowej, albo są niszczone na początku tworzenia zarodka. Podczas podziału komórek potomnych przenoszone są chore mitochondria, a dzieci chore kobiety mają 100% szans na urodzenie się z tą samą chorobą. Co robić po dowiedzeniu się o takiej diagnozie? Pozostać bezdzietny? Masz przybrane dziecko? Aby uzyskać „skonsolidowaną” koncepcję zapłodnienia in vitro zdrowego jaja dawcy i nasienia własnego męża (lub zrobić to samo, ale naturalnie, z wzajemnym brakiem odporności wszystkich trzech stron)? Lub ...

Wymień „baterie” w jajku

Najłatwiej to zrobić poprzez transfer cytoplazmatyczny (transfer cytoplazmatyczny). W takim przypadku przed zapłodnieniem in vitro (IVF) część cytoplazmy z jaja pacjenta jest usuwana, a na jej miejscu wprowadza się cytoplazmatyczną dawcę ze zdrowymi mitochondriami. Pierwsze udane zastosowanie tej metody miało miejsce w 1997 r. W Institute for Reproductive Medicine and Science w Livingston (USA, New Jersey). Jako badanie kliniczne technikę powtórzono około 30 razy więcej, ale w 2001 r. FDA (amerykański Urząd ds. Żywności i Leków) faktycznie zakazał jej stosowania, ponieważ wyniki nie były wystarczająco stabilne do wdrożenia w praktyce klinicznej. Mitochondria, w przeciwieństwie do chromosomów, są losowo rozmieszczone między dzielącymi się komórkami, a niektóre komórki zarodka, a zatem narządy, które z nich powstają, mogą nie być leczone. To prawda, że ​​istnieje „turystyka medyczna” ... Co więcej, mutacje w genomie mitochondrialnym mogą nie być dziedziczne, ale losowe, a prawdopodobieństwo tego wzrasta z wiekiem. Nawet przy częściowej wymianie mitochondriów (szczególnie u kobiet, które zdecydowały się na dziecko w wieku dorosłym, kiedy pojawienie się nabytych mutacji w mtDNA jest bardzo prawdopodobne), technika ta może zwiększyć skuteczność IVF, a jednocześnie prawdopodobieństwo urodzenia zdrowego dziecka.

Artykuł Shukhrat Mitalipov na temat skutecznego zastosowania metody przeszczepu wrzeciona przeszczepu został opublikowany w czasopiśmie Nature w 2012 roku. Głównymi obszarami pracy są zapobieganie chorobom mitochondrialnym i klonowanie terapeutyczne.

Stabilne wyniki można osiągnąć przez całkowite zastąpienie cytoplazmy dawcą, ale jajo nie będzie tolerować takiej operacji. Ale proces odwrotny - zastąpienie jądra jaja dawcy jądrem pacjenta - technicznie nie jest tak skomplikowany. Co więcej, „metoda Dolly” działa doskonale na wiele gatunków zwierząt. Ale - było gładkie na papierze ...

Wszystko przebiegało gładko u myszy i królików, a nawet u mułów, ale do niedawna nikt nie był w stanie klonować naczelnych: ich zarodki z przeszczepionym jądrem umarły we wczesnych stadiach, ponieważ chromosomy w dzielących się komórkach były rozmieszczone całkowicie losowo. Przyczynę tego „chaosu chromosomalnego” w 2003 r. Odkryli badacze pod kierunkiem profesora Geralda Shattena z wydziału medycznego University of Pittsburgh w Pensylwanii. Jak się okazało, u naczelnych (do których my i my należymy) wraz z jądrem komórkowym białka ściśle związane z chromosomami i niezbędne do utworzenia wrzeciona mitotycznego, sieć mikrotubul starannie zginających pary chromosomów do biegunów dzielącej się komórki, są usuwane z „przyjmującego” jaja. A kiedy usuniesz jądro, przeznaczone do przeniesienia do jaja dawcy, białka te również zostaną utracone.

Dwie metody

Jeśli dobrze się zastanowisz, możesz znaleźć wyjście: użyć jako dawcy chromosomów nie zapłodnionych jaj, ale już „trochę w ciąży”. Najważniejsze, aby nie przegapić czasu.

Po tym, jak plemniki przed konkurentami wnikną do komórki jajowej do jądra, z których każdy niesie ze sobą niesparowany zestaw chromosomów, odpoczywają przez około trzydzieści godzin po ciężkiej pracy w formie przedjądrowych - „jąder przedjądrowych”, a dopiero potem łączą się ze sobą.

Pierwszym stosunkowo udanym eksperymentem z przeszczepem jądra między ludzkimi jajami była grupa naukowców kierowana przez Douga Turnbulla, profesora na Uniwersytecie w Newcastle w Wielkiej Brytanii. Stosunkowo, choćby dlatego, że tylko dziesięć z nieznanej liczby (prawdopodobnie kilkaset) jaj, które pozostały nieodebrane po procedurze IVF, zaczęło się dzielić (to znaczy zamieniać się w zarodki). To prawda, że ​​miało to miejsce w 2008 roku, odkąd Turnbull i jego koledzy otrzymali około stu żywotnych zarodków i twierdzą, że teraz ich technika jest całkowicie gotowa do wdrożenia w klinice.

W międzyczasie, kilka dni po przeszczepieniu jąder przednich, blastocysty - zarodki jednej lub dwustu komórek - muszą zostać zniszczone. Chociaż „lista oczekujących” kobiet z chorobami mitochondrialnymi w Wielkiej Brytanii jest już przygotowywana w nadziei na szybkie zakończenie badań klinicznych. Decyzja ta jest opóźniana nie tylko z powodu biurokratycznych, etycznych i innych problemów niemedycznych, ale również dlatego, że eksperci z Urzędu ds. Zapłodnienia i Embriologii Człowieka nie mogą zdecydować, którą metodę rozwiązać - tę czy inną, opracowany nieco później na University of Oregon (USA) pod kierownictwem naszego prawie rodaka Shukhrat Mitalipov. Lub oba naraz.

Druga technika - przeszczep wrzeciona podziału - polega na wymianie jąder komórkowych między „dojrzewającymi” jajami znajdującymi się w drugim etapie mejozy - metodą dzielącą tylko komórki płciowe, zarówno męską, jak i żeńską. W wyniku tego złożonego wieloetapowego procesu z diploidalnych (z dwoma parami chromosomów) komórek progenitorowych, w których, podobnie jak w komórkach somatycznych, powstaje kompletny zestaw chromosomów (23 pary u ludzi), na początku dwie, również diploidalne, komórki dzielące się, tworząc cztery komórki właściwe seksualnie - haploidalne, czyli z połową zestawu chromosomów, po jednym z każdej pary.


Dzieci z probówki

Zapłodnienie in vitro jest jedną z metod przezwyciężania bezpłodności zarówno u kobiet, jak i mężczyzn. Tylko nie myl tego ze sztucznym i ektopowym zapłodnieniem, w którym poczęcie występuje prawie tak samo jak w naturze! Przed zapłodnieniem in vitro kobieta za pomocą hormonów jest stymulowana do wytwarzania nie jednego, jak zwykle, ale kilku jajek, są one usuwane i umieszczane na kilka godzin w stężonym roztworze nasienia. Przy bardzo złej jakości nasienia stosuje się metodę iniekcji plemników do komórki śródplazmatycznej - są one wprowadzane do komórek jajowych za pomocą najcieńszej kapilary. Po kilku dniach jedna z wielu komórek jest usuwana z każdego zarodka rozwijającego się w pożywce, jest analizowana pod kątem obecności nieprawidłowości chromosomalnych i najczęstszych lub szkodliwych mutacji obecnych u jednego z rodziców, a dwa lub trzy przyszłe zarodki są wprowadzane do macicy pacjenta. Opracowanie tej metody trwało ponad trzydzieści lat - od pierwszych eksperymentów w 1944 r. Do narodzin pierwszego „dziecka z probówki” w 1978 r.

Pod koniec ostatniej fazy mejozy, kiedy sparowane chromosomy już się rozchodzą, a ściany jąder wokół nich jeszcze się nie uformowały, wrzeciono rozszczepiające rozciągające chromosomy na bieguny przyszłego dojrzałego jaja można usunąć razem z chromosomami bez utraty białek niezbędnych do tworzenia mikrotubul podczas podziału komórek w zarodku .

W drodze do klonowania

Technika zapobiegania chorobom mitochondrialnym zostanie bez wątpienia zatwierdzona do badań klinicznych - jeśli nie następnej wiosny, to nieco później. Potem (miejmy nadzieję, że publiczny test się powiedzie) - i do użytku w klinikach. Która z dwóch istniejących metod (a może nawet trzecia lub czwarta, jeszcze nieopublikowana) byłaby lepsza, czas pokaże. A organy wydające licencje w innych krajach prawdopodobnie nie będą chciały odejść od monopolu na Wielką Brytanię: FDA od roku omawia możliwość badań klinicznych metody Mitalipov.

Teoretycznie ta technika może wreszcie umożliwić klonowanie ludzi w celach reprodukcyjnych. Chociaż istnieje opinia, że ​​nie ma w tym ani żadnej szczególnej szkody. Ale, jak powiedziała jedna energiczna dama, „pomyślę o tym jutro”. Co więcej, teraz klonowanie ludzi jest prawnie zabronione nie tylko w krajach rozwiniętych, ale także prawdopodobnie na Wybrzeżu Kości Słoniowej. Na wszelki wypadek.

A naukowcy pod kierownictwem Shukhrat Mitalipov udoskonalają metodologię klonowania terapeutycznego - otrzymując embrionalne komórki macierzyste z jaj dawców i jąder komórek skóry. Kultury wszelkich wyhodowanych z nich tkanek można wykorzystać do terapii komórkowej, do hodowli narządów zgodnych immunologicznie z ciałem pacjenta, do badania chorób dziedzicznych i testowania skuteczności kandydatów na leki.

Artykuł został opublikowany w czasopiśmie Popular Mechanics (nr 10, październik 2014 r.).

Zalecane

NASA przetestowała silnik jonowy
2019
Automatyczny edytor zdjęć: jak poprawić zdjęcia
2019
„Yuri Dolgoruky” wydał „Mace” na morzu: wideo
2019