Митохондриальная заместительная терапия ( МЗТ ), иногда называемая митохондриальным донорством , представляет собой замену митохондрий в одной или нескольких клетках для предотвращения или облегчения заболевания. МЗТ возникла как особая форма экстракорпорального оплодотворения , при которой часть или вся митохондриальная ДНК будущего ребенка (мтДНК) поступает от третьей стороны. Этот метод используется в случаях, когда матери несут гены митохондриальных заболеваний . Терапия одобрена для использования в Соединенном Королевстве. [1] [2] Второе применение заключается в использовании аутологичных митохондрий для замены митохондрий в поврежденной ткани с целью восстановления ткани до функционального состояния. Это использовалось в клинических исследованиях в Соединенных Штатах для лечения новорожденных с сердечными нарушениями. [3]
Митохондриальная заместительная терапия использовалась для предотвращения передачи митохондриальных заболеваний от матери к ребенку; ее можно было проводить только в клиниках, имеющих лицензию Управления по оплодотворению и эмбриологии человека Великобритании (HFEA), только для людей, индивидуально одобренных HFEA, для которых предимплантационная генетическая диагностика вряд ли будет полезна, и только с информированного согласия о том, что риски и преимущества недостаточно изучены. [4]
Соответствующие мутации обнаруживаются примерно у 0,5% населения, а болезнь поражает примерно одного из 5000 человек (0,02%) — процент затронутых людей намного меньше, поскольку клетки содержат много митохондрий, только некоторые из которых несут мутации, а количество мутировавших митохондрий должно достичь порогового значения, чтобы повлиять на всю клетку, и для того, чтобы у человека проявилось заболевание, должно быть поражено много клеток. [2]
Среднее число родов в год среди женщин, подверженных риску передачи мтДНК-заболевания, оценивается примерно в 150 в Соединенном Королевстве и в 800 в Соединенных Штатах . [5]
До развития МРТ и в местах, где это нелегально или невыполнимо, репродуктивными вариантами для женщин, которые подвергаются риску передачи заболевания мтДНК и хотят предотвратить передачу, были использование яйцеклетки от другой женщины, усыновление или бездетность. [1] : 45
Аутологичные митохондрии, извлеченные из здоровой ткани и поставленные в поврежденную ткань, использовались для лечения новорожденных с сердечной недостаточностью. Альтернативы подходу включают использование экстракорпорального мембранного оксигенатора (ЭКМО) или трансплантацию тканей или органов. [3]
Экстракорпоральное оплодотворение включает в себя извлечение яйцеклеток у женщины, сбор спермы у мужчины, оплодотворение яйцеклетки спермой, позволяя оплодотворенной яйцеклетке сформировать бластоцисту , а затем перенос бластоцисты в матку. МРТ включает в себя дополнительную яйцеклетку от третьего лица и манипуляции как с яйцеклеткой-реципиентом, так и с яйцеклеткой-донором. [ необходима цитата ]
По состоянию на 2016 год использовались три метода МРТ: перенос материнского веретена (MST); перенос пронуклеуса (PNT); и новейший метод, перенос полярного тельца (PBT). Первоначальный метод, при котором цитоплазма, содержащая митохондрии, взятая из донорской яйцеклетки, просто вводится в реципиентную яйцеклетку, больше не используется. [1] : 46–47
При переносе материнского веретена ооцит удаляется из реципиента, и когда он находится на стадии метафазы II деления клетки, комплекс веретена-хромосомы удаляется; часть цитоплазмы идет вместе с ним, поэтому некоторые митохондрии, вероятно, будут включены. Комплекс веретена-хромосомы вставляется в донорский ооцит, из которого уже удалено ядро. Эту яйцеклетку оплодотворяют спермой и позволяют сформировать бластоцисту, которую затем можно исследовать с помощью предимплантационной генетической диагностики для проверки на митохондриальные мутации, перед имплантацией в матку реципиента. [1] : 47–48
При пронуклеарном переносе ооцит извлекается из реципиента и оплодотворяется спермой. Донорский ооцит оплодотворяется спермой того же человека. Мужские и женские пронуклеусы извлекаются из каждой оплодотворенной яйцеклетки до их слияния, а пронуклеусы из оплодотворенной яйцеклетки реципиента вставляются в оплодотворенную яйцеклетку донора. Как и в случае с MST, небольшое количество цитоплазмы из реципиентной яйцеклетки может быть перенесено, и как и в случае с MST, оплодотворенной яйцеклетке позволяют сформировать бластоцисту, которую затем можно исследовать с помощью предимплантационной генетической диагностики для проверки митохондриальных мутаций перед имплантацией в матку реципиента. [1] : 50
При переносе полярных телец полярное тельце (маленькая клетка с очень небольшим количеством цитоплазмы, которая создается при делении яйцеклетки) от реципиента используется целиком, вместо использования ядерного материала, извлеченного из нормальной яйцеклетки реципиента; это может быть использовано как в MST, так и в PNT. Этот метод был впервые опубликован в 2014 году, и по состоянию на 2015 год он не был последовательно воспроизведен, но считается многообещающим, поскольку существует значительно сниженная вероятность передачи митохондрий от реципиента, поскольку полярные тельца содержат очень мало митохондрий, и он не предполагает извлечения материала из яйцеклетки реципиента. [6]
Цитоплазматический перенос был первоначально разработан в 1980-х годах в ходе фундаментальных исследований, проведенных на мышах для изучения роли, которую части клетки за пределами ядра играют в эмбриональном развитии. [2] В этой технике цитоплазма , включая белки, информационную РНК (мРНК), митохондрии и другие органеллы, берется из донорской яйцеклетки и вводится в яйцеклетку-реципиент, в результате чего получается смесь митохондриального генетического материала. [2] Эта техника начала использоваться в конце 1990-х годов для «усиления» яйцеклеток пожилых женщин, у которых были проблемы с зачатием, и привела к рождению около 30 детей. [2] Были высказаны опасения, что смесь генетического материала и белков может вызвать проблемы в отношении эпигенетических столкновений или различий в способности материалов реципиента и донора влиять на процесс развития, или из-за инъекции материала донора. [2] После того, как у троих детей, рожденных с помощью этой техники, были обнаружены нарушения развития (два случая синдрома Тернера и один случай общего расстройства развития ( расстройство аутистического спектра ), FDA запретило процедуру до тех пор, пока клинические испытания не докажут ее безопасность. [2] По состоянию на 2015 год это исследование не проводилось, но процедура использовалась в других странах. [2]
Схожий подход использует аутологичные митохондрии, взятые из здоровой ткани, для замены митохондрий в поврежденной ткани. Методы переноса включают прямую инъекцию в поврежденную ткань и инъекцию в сосуды, которые снабжают ткань кровью. [3]
Вспомогательная репродукция с помощью МРТ включает в себя предимплантационный генетический скрининг матери, предимплантационную генетическую диагностику после оплодотворения яйцеклетки и экстракорпоральное оплодотворение . Она имеет все риски этих процедур. [1] : 60
Кроме того, обе процедуры, используемые в МРТ, влекут за собой свои собственные риски. С одной стороны, процедуры физически разрушают два ооцита, удаляя ядерный генетический материал из яйцеклетки-реципиента или оплодотворенной яйцеклетки и вставляя ядерный генетический материал в неоплодотворенную или оплодотворенную яйцеклетку донора; манипуляции для обеих процедур могут вызвать различные формы повреждений, которые не были хорошо изучены по состоянию на 2016 год. [7] : 23
Материнские митохондрии будут перенесены в донорскую яйцеклетку; по оценкам 2016 года, при использовании современных в Великобритании методов материнские митохондрии будут составлять всего около 2% или менее от всех митохондрий в полученной яйцеклетке, что считается безопасным по мнению HFEA и находится в пределах митохондриальной изменчивости , которая есть у большинства людей. [7] : 23–24
Поскольку процедуры МРТ предполагают действия в точное время во время развития и оплодотворения яйцеклеток, а также манипуляции с яйцеклетками, существует риск того, что яйцеклетки могут созреть ненормально или что оплодотворение может произойти ненормально; по состоянию на 2016 год HFEA посчитало, что лабораторные методы в Великобритании были достаточно хорошо развиты для управления этими рисками, чтобы с осторожностью приступить к предоставлению МРТ. [7] : 33–34
Поскольку митохондрии в конечном яйцеклетке будут получены от третьей стороны, отличной от двух сторон, чья ДНК находится в ядре, и поскольку ядерная ДНК кодирует гены, которые производят некоторые белки и мРНК, используемые митохондриями, существует теоретический риск неблагоприятных «мито-ядерных» взаимодействий. Хотя этот теоретический риск, возможно, можно было бы контролировать, пытаясь сопоставить гаплотип донора и реципиента, по состоянию на 2016 год не было никаких доказательств того, что это реальный риск. [7] : 34–37
Поскольку МРТ является относительно новой технологией, существуют опасения, что она пока небезопасна для общественного использования, поскольку было проведено ограниченное количество исследований, в которых МРТ использовалась на моделях крупных животных. [8]
Наконец, существует риск эпигенетической модификации ДНК в ядре и митохондриях, вызванной самой процедурой или мито-ядерными взаимодействиями. По состоянию на 2016 год эти риски казались минимальными, но отслеживались долгосрочным исследованием детей, рожденных в результате процедуры. [7] : 38
В Соединенных Штатах в 1996 году эмбриолог Жак Коэн и другие в Институте репродуктивной медицины и науки , Медицинском центре Святого Варнавы в Ливингстоне, штат Нью-Джерси, впервые использовали цитоплазматический перенос в процедуре вспомогательной репродукции человека. [9] В 1997 году с помощью этой процедуры родился первый ребенок. В 2001 году Коэн и другие сообщили, что с помощью его метода родились десять одиночных детей, близнецы и четверняшка в его клинике в Нью-Джерси, а также еще шесть детей в Израиле. Используя модификации его процедуры, ребенок родился в Медицинской школе Восточной Вирджинии , пять детей в Клинике бесплодия Женской больницы Ли в Тайчжуне, Тайвань . [10] близнецы в Неаполе, Италия [11] и близнец в Индии. [12] Всего по состоянию на 2016 год сообщалось о рождении 30–50 детей во всем мире с помощью цитоплазматического переноса. [13]
В 2002 году Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) обратилось к Консультативному комитету по биологическим модификаторам ответа с просьбой дать рекомендации по методу цитоплазматического переноса для лечения бесплодия. Этот комитет посчитал, что существуют риски во время непреднамеренного переноса хромосом и повышения выживаемости аномальных эмбрионов. [13] FDA сообщило клиникам, что они рассматривают метод цитоплазматического переноса как новый метод лечения, и, как таковой, он потребует заявки на исследовательский новый препарат (IND). Клиника Коэна начала подачу заявки до IND, но затем клиника стала частной, финансирование заявки иссякло, заявка была отменена, исследовательская группа расформирована, [14] и процедура цитоплазматического переноса вышла из моды. [15] В 2016 году 12 (из 13) родителей детей, рожденных с помощью цитоплазматического переноса в Центре Святого Варнавы, приняли участие в ограниченном последующем исследовании с помощью онлайн-анкеты. Дети, возраст которых на тот момент составлял 13–18 лет, не сообщили о серьезных проблемах. [16]
В 2009 году группа ученых из Японии опубликовала исследования митохондриального донорства. [17] В том же году группа ученых под руководством ученых из Орегонского университета здравоохранения и науки опубликовала результаты митохондриального донорства у обезьян; эта группа опубликовала обновленный отчет о здоровье обезьян, рожденных с помощью этой технологии, а также о дальнейшей работе, проделанной ею на человеческих эмбрионах. [18]
Испытания на людях в 2010 году, проведенные группой из Ньюкаслского университета и Ньюкаслского центра фертильности, были успешными в снижении передачи мтДНК. Результаты исследования показали, что средний перенос мтДНК в экспериментальных эмбрионах составил в среднем менее 2%. Это было справедливо для обоих методов переноса MTR: MI-SCC и PN. Это исследование не выходило за рамки стадии бластоцисты из-за этических проблем, и все еще существуют опасения относительно того, являются ли результаты, полученные на стадии бластоцисты, жизнеспособными представлениями целых эмбрионов. Из-за этих предположений и для дальнейшего подтверждения жизнеспособности MTR как безопасной и эффективной методики необходимо инициировать дальнейшие исследования и клинические испытания для проверки эффективности MTR в долгосрочной перспективе у пациентов-людей. [19]
В Соединенном Королевстве после экспериментов на животных и рекомендаций правительственного экспертного комитета [20] в 2001 году были приняты Правила оплодотворения и эмбриологии человека (цели исследований), регулирующие и разрешающие исследования человеческих эмбрионов. В 2004 году Ньюкаслский университет подал заявку на получение лицензии на разработку пронуклеарного переноса для предотвращения передачи митохондриальных заболеваний [21] и получил лицензию в 2005 году. После дальнейших исследований Ньюкасла и Wellcome Trust , [22] [23] научного обзора, [24] публичных консультаций и дебатов правительство Великобритании рекомендовало легализовать донорство митохондрий в 2013 году. [25] В 2015 году парламент принял Правила оплодотворения и эмбриологии человека (донорство митохондрий), которые вступили в силу 29 октября 2015 года, сделав донорство митохондрий человека законным в Великобритании. Управление по оплодотворению и эмбриологии человека (HFEA) было уполномочено лицензировать и регулировать деятельность медицинских центров, которые хотели использовать донорство человеческих митохондрий. [26] [27] В феврале 2016 года Национальная академия наук США опубликовала отчет, описывающий современные технологии и связанные с ними этические вопросы. [1]
Комитет по безопасности HFEA опубликовал свой четвертый отчет в ноябре 2016 года, в котором рекомендовал процедуры, в соответствии с которыми HFEA должно разрешать МРТ, [7] HFEA опубликовало свои правила в декабре 2016 года [27] [4] и выдало свою первую лицензию ( Центру репродуктивной медицины Ньюкасла ; Больнице Ньюкасла-апон-Тайн NHS Foundation Trust во главе с доктором Джейн Стюарт в качестве лица, ответственного за HFEA) в марте 2017 года. [28] В период с августа 2017 года по январь 2019 года HFEA получил 15 запросов от женщин на прохождение МРТ, из которых 14 были удовлетворены. [29] [30] По состоянию на 2020 год, если в результате этих процедур родились дети, подробности не были опубликованы из-за пожеланий родителей. [31]
Дуглас Тернбулл , движущая сила митохондриальных исследований в Университете Ньюкасла, был удостоен рыцарского звания в 2016 году. [32] [33]
В 2016 году Джон Чжан и смешанная группа ученых из Мексики и Нью-Йорка использовали метод переноса веретена, чтобы помочь иорданской женщине родить мальчика. У матери была болезнь Лея , и у нее уже было четыре выкидыша и двое детей, которые умерли от этой болезни. [34] Валерий Зукин, директор клиники «Надия» в Киеве , Украина, сообщил в июне 2018 года, что врачи использовали метод пронуклеарного переноса МРТ, чтобы помочь четырем женщинам родить (трем мальчикам и девочке) и трем женщинам забеременеть (одна из Швеции); у команды было 14 неудачных попыток. [35] В январе 2019 года сообщалось, что с помощью МРТ родилось семь детей. [36] Сначала врачи получили одобрение этического комитета и наблюдательного совета Украинской ассоциации репродуктивной медицины [37] [38] и Украинской последипломной медицинской академии под эгидой Министерства здравоохранения Украины ; [35] в Украине не было закона против МРТ. Один из первых детей, мальчик, родился у 34-летней женщины в январе 2017 года, и результаты генетических тестов были нормальными. [39] [40] В августе и октябре 2017 года британское HFEA разрешило МРТ для двух женщин, у которых была генетическая мутация в митохондриях, вызывающая миоклоническую эпилепсию с рваными красными волокнами . [41] В январе 2019 года Embryotools, Барселона, Испания, объявила, что 32-летняя гречанка забеременела с помощью техники переноса веретена. МРТ была незаконна в Испании, поэтому они провели исследование в Греции, где не было закона против МРТ. Им помог Институт жизни в Афинах, Греция, и они получили одобрение от Греческого национального управления вспомогательной репродукции. Беременная гречанка уже перенесла четыре неудачных цикла ЭКО и дважды операцию по поводу эндометриоза . [42]
В августе 2017 года в письме к двум клиникам, включая клинику Чжана, FDA предупредило, что этот метод не следует продавать в США [43]
В июне 2018 года Комитет по связям с общественностью Сената Австралии рекомендовал предпринять шаги по легализации МРТ, и в июле 2018 года Сенат Австралии одобрил это. [44] Исследования и клиническое применение МРТ контролировались законами, принятыми федеральным правительством и правительствами штатов. Законы штатов в основном соответствовали федеральному законодательству. Во всех штатах законодательство запрещало использование методов МРТ в клинике, и, за исключением Западной Австралии, исследования ограниченного диапазона МРТ были разрешены до 14-го дня развития эмбриона при условии выдачи лицензии. В 2010 году достопочтенный Марк Батлер, депутат парламента, тогдашний федеральный министр психического здоровья и старения, назначил независимый комитет для рассмотрения двух соответствующих актов: Закона о запрете клонирования человека в целях репродукции 2002 года и Закона об исследованиях с участием человеческих эмбрионов 2002 года . В отчете комитета, опубликованном в июле 2011 года, рекомендовалось оставить существующее законодательство без изменений. [45] Австралийский национальный совет по здравоохранению и медицинским исследованиям опубликовал два отчета о легализации МРТ в июне 2020 года. [46] [47] В 2022 году австралийский парламент принял Закон Мейв, легализовавший МРТ в соответствии с определенной лицензией на донорство митохондрий для исследований и обучения, а также в клинических условиях. [48]
Сингапур также рассматривал возможность разрешения строительства метрополитена в 2018 году. [49]
В 2018 году исследователи объявили об использовании МРТ для восстановления функции сердечной ткани у новорожденных с сердечной недостаточностью. Поврежденные клетки сердца поглощали митохондрии, извлеченные из здоровой ткани, и возвращались к полезной деятельности. [3]
По состоянию на февраль 2016 года в Соединенных Штатах не было никаких правил, регулирующих донорство митохондрий, и Конгресс запретил FDA оценивать любые заявки, которые включают имплантацию модифицированных эмбрионов в организм женщины. [50]
Соединенное Королевство стало первой страной, легализовавшей эту процедуру: главный врач Великобритании рекомендовал легализовать ее в 2013 году; [25] парламент принял Правила оплодотворения и эмбриологии человека (донорство митохондрий) в 2015 году, [51] [52] а регулирующий орган опубликовал правила в 2016 году. [27]
Несмотря на многообещающие результаты двух методов — переноса пронуклеусов и переноса веретена — замена митохондриальных генов вызывает этические и социальные проблемы. [53]
Донорство митохондрий подразумевает модификацию зародышевой линии , и, следовательно, такие модификации будут передаваться последующим поколениям. [54] Использование человеческих эмбрионов для исследований in vitro также является спорным, поскольку эмбрионы создаются специально для исследований, а доноров яйцеклеток побуждают пройти процедуру за счет финансовой компенсации. [55]
Донорство митохондрий также имеет потенциал для психологического и эмоционального воздействия на потомство через воздействие на чувство идентичности человека. Специалисты по этике задаются вопросом, может ли генетический состав детей, рожденных в результате замены митохондрий, повлиять на их эмоциональное благополучие, когда они осознают, что они отличаются от других здоровых детей, зачатых от двух родителей. [56]
Противники утверждают, что ученые « играют в Бога » и что дети с тремя генетическими родителями могут страдать как от психологических, так и от физических травм. [57]
С другой стороны, исследователь из Нью-Йоркского университета Джеймс Грифо, критик американского запрета, утверждает, что общество «никогда бы не достигло тех успехов в лечении бесплодия, которые мы имеем, если бы эти запреты были введены на 10 лет» раньше. [58]
3 февраля 2016 года Институт медицины Национальной академии наук, инженерии и медицины опубликовал отчет, подготовленный по заказу Управления по контролю за продуктами и лекарствами США , в котором рассматривается вопрос о том, этически допустимо продолжение клинических исследований методов митохондриальной замены (МРТ). В отчете под названием « Методики митохондриальной замены: этические, социальные и политические соображения » анализируются многочисленные аспекты аргументов, окружающих МРТ, и делается вывод о том, что «этически допустимо» продолжать клинические исследования МРТ при соблюдении определенных условий. В нем рекомендуется изначально использовать этот метод только для мужских эмбрионов, чтобы гарантировать, что ДНК с потенциальным митохондриальным заболеванием не будет передана. [1]
В 2018 году Карл Циммер сравнил реакцию на эксперимент Хэ Цзянькуя по редактированию генов человека с дебатами по поводу МРТ. [59]
{{cite web}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )