Текст книги "Танец жизни. Новая наука о том, как клетка становится человеком"
Автор книги: Роджер Хайфилд
Соавторы: Магдалена Зерницка-Гетц
сообщить о нарушении
Текущая страница: 13 (всего у книги 17 страниц)
Этические аспекты тестирования эмбрионов никогда не были однозначными. Например, они затрагивают вопрос о равенстве. Должна ли пара слепых, глухих или низкорослых из-за ахондроплазии родителей использовать преимплантационную генетическую диагностику (ПГД) для отбора эмбрионов с соответствующей инвалидностью [45]? Но в первую очередь выбор, предлагаемый ПГД, порождает опасную идею о том, что можно контролировать репродукцию для усиления желательных черт личности. На протяжении многих лет возникали вполне понятные сомнения, стоит ли использовать ПГД для отсеивания предрасположенности к заболеваниям и правильно ли отбирать желательные черты, хотя важно подчеркнуть, что генетическая природа многих качеств, таких как интеллект, настолько сложна, что данный метод здесь бесполезен.
Как показали первые случаи применения, ПГД является одним из многих способов выбрать пол ребенка. И сегодня степень искажения пропорции полов в культурах, где сыновья в приоритете, вызывает беспокойство. Пренатальная диагностика и инфантицид привели к тому, что на сто рождений девочек приходится сто десять – сто двадцать рождений мальчиков, хотя в норме должно быть сто четыре – сто шесть [46]. По данным фонда ООН в области народонаселения, в некоторых провинциях Китая на сто девочек рождаются сто тридцать мальчиков.
Репродуктология уже меняет мир, и статистика, собранная Европейским обществом репродукции и эмбриологии человека, свидетельствует о том, что примерно в 2% случаев ПГД используется для «социального установления пола» (social sexing), поскольку в патриархальном обществе предпочтение отдается сыновьям [47]. Хотя ПГД, которая проводится в случае ЭКО, является дорогостоящей процедурой, она, скорее всего, станет более дешевой и распространенной. Если в некоторых культурах отношение к женщинам не изменится, одним из последствий применения репродуктивной технологии может быть то, что этот мир, арифметически говоря, будет становиться все более мужским.
«Дизайнерские дети»
Техника преимплантационного тестирования использовалась также для создания того, что пролайферы[22] презрительно (и ошибочно) называют «дизайнерские дети». По-видимому, этот уничижительный термин был присвоен с целью создать впечатление (разумеется, абсолютно неверное), что родители подбирают себе эмбрионы, как дизайнерские шмотки.
Но селекция – это не то же самое, что дизайн. И в принципе не отличается от отбора здоровых эмбрионов во время рутинной процедуры ЭКО. Создать «дизайнерского ребенка» не также просто, как выбрать в бутике пару туфель, потому что нет единичного гена, который отвечал бы за блондинистость, рост или что там считается чертой идеального ребенка. Безусловно, есть генетические факторы, но они зачастую сложные, и есть много факторов окружающей среды, которые тоже нельзя сбрасывать со счетов.
Преимплантационное тестирование даже по одному дефектному гену – не такая простая процедура, как может показаться. Количество яйцеклеток, которое женщина может произвести зараз, ограниченно. Не все они будут оплодотворены. Не все оплодотворенные яйцеклетки будут развиваться нормально. И даже если из них получатся эмбрионы, преимплантационная диагностика не работает как часы. Далее, лишь крохотная часть эмбрионов, успешно прошедших тестирование, имеет «правильные» характеристики для переноса в матку, поскольку имплантация эмбриона часто заканчивается неудачей. К сожалению, в большинстве случаев ЭКО не работает. Другими словами, идея о том, что ПГД предлагает легкий путь для создания «дизайнерских детей», – это иллюзия. Для пары, решившейся на ЭКО, этот процесс является тяжелым и крайне неэффективным.
Но, по крайней мере, мы можем дать этим парам выбор, которого у них раньше не было. Селекция эмбрионов, безусловно, лучше, чем ситуация, когда женщина беременеет, проходит тест CVS и/или амниоцентез и при обнаружении серьезного заболевания делает аборт.
Преимплантационное тестирование можно расширить до анализа полярных телец, о которых мы говорили ранее, и проверки наличия всех возможных наследственных заболеваний. Важно, что этот метод позволяет проверить у эмбриона количество хромосом. Если эмбрион окажется мозаичным, сможет ли он сам себя починить? Из экспериментов на мышах мы знаем, что это возможно, но у нас по-прежнему нет точных сведений, способны ли на самовосстановление человеческие эмбрионы.
Редактирование эмбриона
У преимплантанионной генетической диагностики есть более радикальная альтернатива – редактирование эмбриона. Чем пытаться отобрать эмбрион без генетических дефектов, не лучше ли откорректировать этот дефект на стадии половой клетки или эмбриона? Десятилетиями генная терапия зародышевой линии, то есть изменение ДНК яйцеклеток и сперматозоидов, вызывала тревогу из-за возможной передачи генетических изменений следующему поколению.
На одной стороне баррикад – те, кто хотел бы запретить подобную процедуру, потому что взаимодействие генов – это сложный процесс, и изъятие определенного так называемого болезнетворного гена может вызвать непредсказуемые побочные эффекты, которые испортят человеческий генофонд. Причина такого беспокойства в том, что, хотя некоторые расстройства, вызываемые единственным геном, хорошо изучены, большинство заболеваний вызваны взаимодействием множества генов с окружающей средой. Более того, многие черты, варьирующие от человека к человеку, такие как интеллект, настолько сложные, что мысль о предсказуемом воздействии на них через геномное редактирование кажется неправдоподобной [48]. На противоположной стороне баррикад находятся прагматики, которые считают, что все это – теоретические риски, которые не должны сдерживать реальный потенциал зародышевой генной терапии, способной уменьшить человеческие страдания.
В последнее время отношение к зародышевой генной терапии поменялось, отчасти благодаря тому, что методы генетических изменений стали более точными, а отчасти (как в случае ЭКО) потому, что недоверие к этой технологии сменилось признанием ее потенциальной пользы. Недавно Наффилдский совет по биоэтике пришел к выводу, что редактирование ДНК человеческого эмбриона с целью воздействия на черты будущего человека («наследуемое геномное редактирование») может быть морально допустимо [49].
В Великобритании Управление по оплодотворению и эмбриологии человека уже одобрило один из таких методов, который позволяет передавать через женщин генетические изменения следующим поколениям. Замена митохондрий была одобрена для того, чтобы избавить некоторые семьи от груза генетических заболеваний. Мы поговорим об этом методе подробнее, поскольку он отражает невероятный уровень тщательности (а так и должно быть), с которой репродуктология подходит к исследованиям.
Замена митохондрий
Митохондриальные болезни обусловлены группой генетических расстройств, которые в худшем случае вызывают слепоту, сердечную недостаточность и смерть. Для облегчения жизни пациентов созданы разнообразные методы терапии, однако для семей, страдающих самыми тяжелыми формами заболевания, важна именно профилактика.
Эмбриолог Мери Герберт и невролог Дуг Тернбулл из Ньюкасла, Англия, занимались продвижением нового метода генной терапии, дающего надежду на исцеление от этих метаболических расстройств. В Ньюкаслском предложении речь шла о детях с расстройствами, которые вызваны ошибками в генах, влияющих на работу митохондрий в качестве клеточных аккумуляторов.
Чтобы предотвратить заболевание, Герберт и Тернбулл хотели заменить дефектные митохондрии на здоровые, убрав из оплодотворенной яйцеклетки пронуклеус (содержащий ДНК матери и отца) и пересадив его в донорскую яйцеклетку женщины с нормально функционирующими митохондриями.
Из донорской яйцеклетки удаляется ДНК, но оставляются донорские митохондрии. Когда пронуклеус помещается в такую энуклеированную яйцеклетку, получается эмбрион с ядерной ДНК из родительских половых клеток, но с митохондриями (и митохондриальной ДНК) донорской яйцеклетки. Таким способом можно остановить наследование митохондриальных болезней, поскольку митохондрии передаются следующему поколению в основном через мать [50].
Закон Великобритании об оплодотворении и эмбриологии человека 1990 года запрещал проводить генетические модификации человеческих эмбрионов. Поэтому Тернбулл и Герберт вместе с политиками и пациентами добивались смягчения этого закона в отношении донорства митохондрий. Во время пересмотра закона в 2008 году было сделано исключение, разрешающее вносить изменение в митохондрии, но только в случае тяжелого заболевания и при условии безопасности процедуры. В 2015 году парламент проголосовал за то, чтобы в принципе разрешить этот вид терапии, а в 2017 году Управление по оплодотворению и эмбриологии человека одобрило донорство митохондрий для лечения пациентов.
За те годы, пока рассматривался вопрос о разрешении данной терапии, был разработан альтернативный метод, протестированный только на мышах, суть которого в том, чтобы изменить митохондриальную ДНК с помощью инструментов геномного редактирования [51]. Здесь имеются в виду ферменты митохондриально-адресованная цинк-пальцевая нуклеаза или митохондриально-адресованная система TALEN (transcription activator-like effector nucleases), которые можно сконструировать для вырезания специфических последовательностей ДНК и использовать для распознавания и удаления мутантной митохондриальной ДНК [52]. Когда ученые ввели эти ферменты с помощью модифицированного вируса в клетки сердечной мышцы, ее метаболизм улучшился. Эта методика может стать еще одним способом лечения митохондриальных болезней – способом, не требующим введения здоровых митохондрий из донорских яйцеклеток.
Геномное редактирование CR1SPR
Улучшение методов геномного редактирования важно не только для моей области, но и для всех биологических наук. Разумеется, генетическая модификация проводилась тысячелетиями с помощью искусственного отбора, но непосредственное манипулирование ДНК стало возможным примерно пятьдесят лет назад и обычно являлось неэффективным.
Серьезный прогресс наступил в 2012 году, когда был придуман высокоэффективный и более точный способ коррекции генетических дефектов. Метод был создан на основе природного механизма, имеющегося у бактерии Streptococcus pyogenes для защиты от вирусных атак. Он известен как CRISPR – аббревиатура от Clustered Regular Interspaced Short Palindromic Repeats, или короткие палиндромные повторы ДНК, регулярно расположенные группами. Это повторяющиеся последовательности ДНК, формирующие иммунную систему бактерии с набором ферментов Cas (от CRISPR-associated, или ассоциированные с CRISPR), которые под руководством молекул РНК, скопированных у вторгшихся вирусов, разрезают ДНК вируса, чтобы остановить его размножение.
Дженнифер Дудна из Калифорнийского университета в Беркли и Эммануэль Шарпантье из Университета Умео в Швеции умудрились трансформировать бактериальную систему CRISPR-Cas9 в простой программируемый инструмент для редактирования генома. Это было выдающееся открытие.
Здесь тоже не обошлось без опасений. Одно из них касается «эффектов мимо цели», когда ДНК разрезается в ненужном месте [53]. Чтобы не допустить подобное и улучшить попадание в цель, были разработаны новые варианты Cas9 [54]. Однако и в нужном месте редактирование может быть неточным. И даже попав в цель и аккуратно отредактировав, можно спровоцировать у некоторых людей иммунный ответ [55].
В США национальные академии наук, инженерии и медицины призывают к осторожности, но подчеркивают, что «предостережение не означает запрещение» [56]. В случае зародышевых линий они рекомендуют редактировать только те гены, которые приводят к тяжелым заболеваниям, и только при отсутствии других подходящих методов лечения.
В ноябре 2018 года Хэ Цзянькуй из Южного университета науки и техники в Шэньчжэне, Китай, нагнал на всех ужас, когда выяснилось, что он предположительно создал первых генномодифицированных детей. Он описал, как с помощью CRISPR/Cas9-технологии изменил гены, кодирующие рецептор, необходимый для проникновения ВИЧ (вирус, который вызывает СПИД) в белые кровяные клетки. Однако этот случай является примером плохой науки и плохой этики, поскольку существуют противоречивые предположения о вероятных молекулярных процессах и последствиях геномного редактирования [57]. Бен Хёрблут отмечает, что данная ситуация «создает возможность и насущную потребность внесения изменений в глобальное управление наукой» [58].
Что касается моей области, геномное редактирование способно улучшить наши представления о работе генов. С его помощью мы изучаем влияние генов на развитие мышиных эмбрионов. Этот метод используется и для человеческих эмбрионов, и первая лицензия на проведение таких экспериментов выдана Управлением по оплодотворению и эмбриологии человека моей коллеге Кэти Ниакан из Института Фрэнсиса Крика в Лондоне.
Чтобы проверить принцип действия, Кэти устранила с помощью геномного редактирования экспрессию гена ОСТ4, о котором мы говорили ранее и который важен для развития плюрипотентности клеток. В результате выяснилось, что ОСТ4 нужен человеческому эмбриону для того, чтобы правильно сформировать бластоцисту, а мышиному – для создания эпибластной линии плюрипотентных клеток в бластоцисте. Это подчеркивает ценность мышиных эмбрионов как модельных систем и одновременно демонстрирует, почему для понимания развития человека надо исследовать именно человеческие эмбрионы.
Это исследование, опубликованное в Nature, является важной вехой; впервые геномное редактирование было использовано для изучения функции генов человеческих эмбрионов [59]. Разобравшись в том, какие гены критически важны для успешного эмбрионального развития, мы сможем установить причины выкидышей. Кроме эмбрионального развития человека, ген ОСТ4 важен для изучения биологии стволовых клеток, поскольку участвует в самообновлении недифференцированных ЭС-клеток.
Вторая половина инноваций
Сегодня мы можем делать в лаборатории невероятные вещи: микрохирургию эмбрионов, проверку наличия болезнетворных генов, замену митохондрий и даже можем попытаться превратить клетки кожи в сперматозоиды и яйцеклетки или в эмбрион. Как я рассказывала в предыдущей главе, мы даже можем создать искусственные эмбрионоподобные структуры из стволовых клеток, чтобы разобраться в том, как эмбрион строит самого себя.
Но важно понимать, что у науки есть пределы. Хотя в последние десятилетия был достигнут значительный успех в снижении материнской смертности, ежегодно сотни женщин умирают от осложнений беременности или родов, таких как кровотечение и инфекция [60]. В основном это происходит в развивающихся странах, где осложнения беременности и родов остаются ведущей причиной смертности девушек подросткового возраста. Большинство таких смертей можно было предотвратить, но науке не справиться с подобной проблемой в одиночку. Требуются деньги и участие политиков.
Однако и в более богатых странах то, что на сегодняшний день может предложить женщинам репродуктология, вызывает, мягко говоря, разочарование. Даже сорок лет спустя ЭКО остается удивительно неэффективной процедурой. Для рождения Луизы Эдвардсу и Стептоу понадобилось десять лет и четыреста шестьдесят семь попыток ЭКО у двухсот пятидесяти пациентов, и сегодня средний уровень успешности этой процедуры у женщин до тридцати пяти лет по-прежнему лишь 29% на каждый цикл [61]. И несмотря на шумиху вокруг скрининга ЭКО-эмбрионов для создания «дизайнерских детей», у этой процедуры есть множество серьезных ограничений, упомянутых ранее, которые замалчиваются и сильно ограничивают ее успех.
Тем временем все больше женщин откладывают беременность, рожая детей под сорок лет и позже. Замораживание яйцеклеток – это один из способов сохранить фертильность и создать семью в будущем. Процедура включает сбор яйцеклеток, их заморозку и последующее размораживание для ЭКО. Хорошая новость в том, что яйцеклетки, замороженные путем витрификации (быстрой заморозки), похоже, имеют такие же шансы на успешное оплодотворение, как и свежие [62]. Так как после тридцати лет фертильность снижается, оптимальное время для сбора яйцеклеток до тридцати пяти лет, однако, согласно статистике, к этой процедуре в основном прибегают тридцативосьмилетние женщины, а многие делают это после сорока лет, когда шансов на будущую беременность еще меньше [63].
Разумеется, появляются новые прогрессивные возможности, такие как замена митохондрий и геномное редактирование. Но важно не терять из виду менее захватывающую работу, такую как повышение эффективности и надежности ЭКО, решение проблемы выкидышей и создание более точных методов тестирования нерожденных детей в первые недели беременности.
Повышение эффективности ЭКО
Хотя успех клиник ЭКО зависит от многих факторов, эта процедура до сих пор остается не столь эффективной. Она приводит к рождению ребенка у четырех из десяти женщин до тридцати пяти лет, но после этого возраста соотношение падает вплоть до одной успешной беременности на десять попыток для женщин старше сорока лет, а среди женщин старше сорока пяти лет лишь 2% становятся матерями в результате этой процедуры [64]. Несмотря на то, что вспомогательная репродукция существует больше сорока лет, более двух третей потенциальных родителей, прошедших цикл ЭКО, в итоге не получают ребенка, и этот факт просто шокирует [65]. ЭКО – это по-прежнему малоэффективная, дорогостоящая и стрессовая процедура. Многим женщинам мучительно осознавать, что очередная попытка ЭКО закончилась ничем.
Если оставить в стороне тот факт, что одни клиники ЭКО более квалифицированны, чем другие, в настоящее время предпринимаются усилия по улучшению технологии. Кое-что женщины делают сами, делясь на форумах секретами увеличения шансов на успех. Многое из этого – не более чем суеверия вроде употребления бразильских орехов, гранатового сока, жареной картошки, ананасовых огрызков и даже ношения носков. Не думаю, что доктора мешают пациенткам делать то, что помогает им успокоиться, если оно безвредно. Некоторые женщины пробуют акупунктуру, но, несмотря на иллюзию успеха, исследования показывают, что нет, акупунктура не работает [66]. Но есть исследования, согласно которым женщины, употребляющие в пищу больше свежих овощей, фруктов, цельных злаков, рыбы, оливкового масла и меньше красного мяса, имеют на две трети больше шансов забеременеть и родить, чем женщины, которые не придерживаются такой средиземноморской диеты [67].
Врачи – всего лишь люди, и у них тоже бывают свои ритуалы. Будучи ярым приверженцем научных доказательств, я рада, что хотя бы некоторые из них разоблачаются как суеверия. Например, существует техника «царапания эндометрия», когда перед проведением ЭКО на выстилающую оболочку матки наносится царапина или делается биопсия ткани. Есть и другое дополнительное и не бесплатное лечение, которое назначается пациентам для повышения успешности ЭКО. Однако крупное рандомизированное исследование показало, что все это не имеет никакой ценности и не связано с увеличением вероятности беременности и рождения детей [68].
Уже давно известно, что главный фактор успешности ЭКО – возраст женщины. Врачи советуют парам, планирующим одного ребенка, начинать попытки ЭКО, когда женщине меньше тридцати пяти лет, планирующим двух детей – когда женщине максимум тридцать один год, и трех детей – когда женщине двадцать восемь лет [69]. Поскольку мужчинам не свойственно такое строгое снижение фертильности, возраст женщины традиционно был в фокусе внимания, а период от двадцати до тридцати пяти лет остается самым безопасным для деторождения [70].
Но теперь появились доказательства, что возраст мужчины тоже имеет значение. Анализ девятнадцати тысяч циклов (количество пар: семь тысяч семьсот пятьдесят три), проведенных в центре ЭКО в Бостонском регионе в 2000—2014 годах, показал, что кумулятивный показатель рождаемости падает с увеличением возраста мужчин. Например, среди пар, где женщине меньше тридцати лет, а мужчине сорок – сорок два года, показатель рождаемости был ниже (46%), чем среди пар, где женщине меньше тридцати лет, а мужчине тридцать – тридцать пять лет (73%) [71]. Оказывается, у мужчин своя версия биологических часов.
Некоторые женщины бесплодны, поскольку их яйцеклетки не созревают должным образом, и в этом случае ЭКО бессильно. Но с каждым годом мы получаем все больше сведений о механизмах созревания яйцеклетки, в основном из исследований мышиных ооцитов, которые позволяют понять причины анеуплоидии яйцеклеток и потери беременности, и мы все чаще исследуем человеческие яйцеклетки тоже [72].
Как только яйцеклетка оплодотворяется, критическое значение приобретает питательная среда, в которой будет расти эмбрион. Среда может повлиять на правильность его развития. Разумеется, здесь очень важны методы оценки здоровья эмбриона, и приятно осознавать, что методика таймлапсов, разработанная нами для съемки эмбрионального развития мышей, используется сегодня для визуализации развития человеческих эмбрионов. Более мощное оборудование, эмбриоскоп (EmbryоScope), используемый нами в лаборатории, взят на вооружение некоторыми клиниками ЭКО для мониторинга развития эмбрионов – мониторинга, при котором их не нужно извлекать из инкубаторов. В то время как нездоровый эмбрион легко узнать по фрагментированным или слишком малочисленным клеткам, труднее определить, какой из нормально выглядящих эмбрионов имеет больше всего шансов на успешное развитие после переноса в матку. Съемка развития позволяет без извлечения из инкубатора установить, в какой момент эмбрионы достигают каждого критического периода в процессе шестидневного развития in vitro, и выбрать для переноса в организм матери самый перспективный экземпляр.
Но даже в этом случае методика является субъективной. Поэтому, на мой взгляд, нам нужен объективный, быстрый и простой способ оценки потенциала развития эмбриона. Что-то подобное используется в наших исследованиях и вскоре может стать полноценной методикой.
Как многое в науке, все началось со случайного наблюдения за движениями цитоплазмы яйцеклетки вскоре после оплодотворения. Это привело нас к сотрудничеству с Крисом Грэхемом, который был моим наставником во время проведения диссертационных исследований в Оксфорде, а также с командой математиков из Оксфордского отделения зоологии.
Чтобы проанализировать это движение, Крис представил нам новую технологию под названием «велосиметрия по изображениям частиц», разработанную для того, чтобы, например, отслеживать потоки воздуха, когда по небу проносятся облака. Эта технология позволила отследить движение частиц в яйцеклетке, и оказалось, что потоки цитоплазмы начинаются в виде струйки в месте проникновения сперматозоида, а затем продолжаются несколько часов в колеблющейся манере [73]. Мы выяснили, что эти потоки рождаются в ответ на колебания уровня ионов кальция, высвобождаемых в цитоплазму яйцеклетки после оплодотворения.
Хорошо известно, что для развития яйцеклетки необходим нормальный уровень кальция, но до появления этой новой технологии невозможно было оценить его уровень неинвазивным путем, то есть так, чтобы это не повлияло на развивающуюся яйцеклетку. Выяснилось, что по паттернам потоков цитоплазмы (их частоте и размеру) можно предсказать, получится ли из данной яйцеклетки здоровая мышь [74]. Карлу Свану из Кардиффского университета стало любопытно, есть ли такие же потоки в человеческой яйцеклетке, – и оказалось, что есть. Это потрясающе, ведь измерение потоков – полностью неинвазивный и объективный (количественный) способ предсказать жизнеспособность яйцеклеток, оплодотворенных in vitro, и тем самым значительно улучшить перспективы ЭКО.
Следующая проблема – внедрение данного подхода в клиники ЭКО, ведь для этого нужна более совершенная микроскопия, чем та, что применяется в них сегодня. В сочетании с другими технологиями для определения здоровья эмбриона (например, изучением его метаболизма и химического состава) этот подход может оказаться бесценным в ситуации, когда понадобится решить, какой из эмбрионов лучше подсадить матери [75].
Конечно, здоровье эмбриона не гарантирует беременность. Еще одна причина низкой успешности ЭКО – проблема с имплантацией, когда эмбрион для продолжения развития должен прикрепиться к выстилке матки. Наш метод помогает оценить здоровье эмбриона, что важно, но бесполезен, когда особенности организма матери затрудняют принятие эмбриона.
Есть разногласия по поводу того, одинаковы ли шансы на развитие у эмбрионов, достигших стадии бластоцисты на шестой день культивирования in vitro, и у эмбрионов, достигших этой стадии на пятый день. Сегодня это можно проверить. Моя коллега по лаборатории Марта Шахбази в сотрудничестве с Эмре Салли, Ричардом Скоттом и его командой из IVIRMA[23] , штат Нью-Джерси, показали, что человеческие эмбрионы, достигающие стадии бластоцисты in vitro за пять дней, развиваются лучше тех, которые достигают ее за шесть. С помощью этого метода можно улучшить условия культивирования при ЭКО, если установить пока неизвестные химические сигналы, которыми в разное время пользуется эмбрион.
Для повышения успешности процедуры ЭКО определенно нужно больше новых технологий, но даже при том, что многие из них уже разработаны, надо провести больше правильно организованных клинических испытаний, чтобы выбрать наиболее эффективные [76].
Хромосомные аномалии
Следующая причина провала ЭКО – ситуация, когда используются аномальные эмбрионы, зачастую те, что содержат клетки с неправильным количеством хромосом из-за ошибок митоза или мейоза [77]. После рождения Саймона, когда моя лаборатория выяснила, что существует механизм, который может компенсировать хромосомные аномалии, если в эмбрионе присутствует достаточное количество нормальных клеток, я задумалась о значении этого механизма самовосстановления для клиник.
Неспособность производить полностью нормальные эмбрионы (что определяется генетическим тестированием) для огромного количества женщин, проходящих ЭКО, означает конец репродуктивного периода. Считается, что в одних только США десятки тысяч эмбрионов могли быть отнесены к аномальным, имея лишь несколько аномальных клеток, и уничтожены, и это всего за один год [78].
По результатам многих исследований неожиданно большое количество человеческих эмбрионов содержат аномальные клетки. Такие мозаики из нормальных и аномальных клеток имеются у 30% ЭКО-эмбрионов [79]. Более того, оказалось, что женщины, проходящие ЭКО, рискуют меньше, чем принято считать, когда совершают немыслимое и имплантируют себе эмбрион, который, по результатам генетического тестирования, является мозаичным [80].
Если открытое нами самовосстановление мышиных эмбрионов верно и для человеческих, то часть (возможно, небольшая, но все же значительная, когда речь идет о родительских парах) из многих тысяч человеческих эмбрионов, отбраковываемых ежегодно, вполне могла вырасти в здоровых детей. Больно представить, сколько было таких пар, которые производили только частично аномальные эмбрионы и в итоге сдались.
Генетическое тестирование анеуплоидии подразумевает извлечение из эмбриона одной или нескольких клеток. Но если не все клетки человеческого эмбриона идентичны друг другу (как выяснилось в случае мышей), и одни клетки могут иметь больший потенциал развития, чем другие, важно, какие именно клетки берутся для тестирования. Действительно, было доказано, что биопсия эмбриона на ранней стадии снижает вероятность успешного ЭКО у женщин старшего возраста [81].
Но есть и другие проблемы, связанные с биопсией на поздней стадии бластоцисты, когда берутся клетки из трофэктодермы. Все потому, что клетки трофэктодермы не всегда отражают хромосомный состав внутренней клеточной массы, из которой развивается эмбрион [82]. Наши исследования мышиных эмбрионов показали, что, хотя во внутренней клеточной массе аномальные клетки подвергаются уничтожению путем апоптоза, в трофэктодерме подобная «зачистка» не происходит, и аномальные клетки не умирают, а просто замедляют свое деление.
Ситуация еще больше осложняется тем, что результаты тестов могут не совпадать. В исследовании описывается, как в одной лаборатории обнаружили анеуплоидию у одиннадцати эмбрионов, зато в другой такие же хромосомные аномалии были найдены только у одной пятой из этих эмбрионов, и лишь половина эмбрионов имели идентичные хромосомные профили [83]. Другими словами, многие эмбрионы, считающиеся аномальными, в действительности были мозаичными.
Благодаря этим сведениям по крайней мере некоторые клиники ЭКО меняют свою практику. Появились клиники, которые подсаживают мозаичные эмбрионы, если те выглядят нормальными, утверждая, что у эмбрионов есть шанс самостоятельно откорректироваться и развиваться как обычно. В 2017 году команда итальянских ученых сообщила о том, что перенос «аномальных» в плане набора хромосом эмбрионов может привести к здоровой беременности в зависимости от степени мозаичности и анеуплоидии [84].
Обычно мозаичные эмбрионы обнаруживаются в процессе эмбрионального скрининга, и когда в отсутствие другого выбора их решают использовать, больше родителей выигрывают от ЭКО [85]. Отрадно осознавать, что эксперименты моей команды с мышиными эмбрионами, вдохновленные историей моего Саймона, помогли разобраться в том, почему мозаичные эмбрионы могут развиваться нормально.
Диагностика беременности
Биопсия ворсинок хориона, CVS и амниоцентез являются инвазивными тестами и проводятся во второй триместр беременности (например, по нормам британской Национальной службы здравоохранения, диагностика аномалий проводится на восемнадцатой – двадцать первой неделе). Если обнаруживается проблема, перед матерью встает тяжкий выбор [86]. Разрабатываются альтернативные методы диагностики, позволяющие проводить скрининг в первом триместре, когда процедура прерывания беременности более безопасна.
Впервые красные кровяные клетки плода в материнском кровотоке были обнаружены в 1959 году, но только через десятки лет, в 1990 году, их удалось выделить, тем самым обеспечив потенциал их использования в неинвазивной пренатальной диагностике [87]. И лишь недавно, когда мы научились читать весь генетический код отдельной клетки, открылись возможности для пренатального скрининга по образцу материнской крови, что потенциально могло бы покончить с инвазивными методами вроде CVS и амниоцентеза.
