На ранней стадии своего развития эмбрион способен устранить генетические нарушения
На ежегодной встрече Европейского общества репродукции человека и эмбриологии профессор Уильям Г. Кернс сообщил, что трехдневный эмбрион (находящийся на стадии деления) с аномальным набором хромосом («анеуплоидия») может осуществить «динамический процесс генетической нормализации», посредством которого к пятому дню, когда он переходит в стадию бластоцисты, он становится эуплоидным, то есть с правильным набором хромосом. Результаты данного исследования могут сыграть важную роль не только для предимплантационного генетического скрининга (ПГС) при применении вспомогательных репродуктивных технологий, но и для будущих методов лечения различных нарушений стволовыми клетками, от гематологических до неврологических заболеваний.
Старший автор исследования профессор Кернс, доцент отделения гинекологии и акушерства в Медицинских учреждениях Джонса Хопкинса в Балтиморе (США) и руководитель Центра предимплантационной генетики «Shady Grove» в Корпорации «LabCorp», г. Роквилл, США, объяснил, что:
«В последнее время появляется все больше доказательств того, что использование при методе ПГС клеток внешнего слоя бластоцисты (трофэктодерма), на пятый день развития эмбриона увеличивает частоту наступления беременности, по сравнению с оценкой бластомера на третий день стадии деления. Также есть данные, на основе которых можно предположить, что на стадии деления у многих эмбрионов имеется значительное число генетически различных клеток (мозаицизм). Кроме того, обследования беременных женщин с целью определения у развивающегося эмбриона возможных генетических нарушений показали, что анэуплоидные клетки плацентарного происхождения относительно распространены в крови эмбриона. Эти наблюдения привели к формированию нашей гипотезы о том, что у развивающегося эмбриона могут существовать механизмы, которые заставляют мозаичные эмбрионы игнорировать патологические анэуплоидные клетки и сохранять здоровые клетки, таким образом исправляя генетические нарушения у эмбриона. При ПГС у развивающегося эмбриона «отщипывается» одна из клеток и оценивается на предмет каких-либо хромосомных нарушений. Если результаты скрининга показывают, что с эмбрионом все в порядке, его либо переносят в полость матки, либо замораживают для будущего использования. Если ПГС указывает на хромосомное нарушение исследуемой клетки, тогда, как правило, принимается решение об уничтожении этого эмбриона».
Начиная с апреля 2010 года профессор Кернс и доктор Пол Брезина, специалист в области акушерства и гинекологии, а также эксперт по бесплодию в Медицинских учреждениях Джонса Хопкинса, вместе со своими коллегами набрали группу из 12 добровольцев женского пола, которым требовалась ПГС с использованием ДНК-микрочипов всех 23 пар хромосом, и после проведения экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) у них было 126 эмбрионов, у которых был произведен забор материала на третий день развития. Использование микрочипов позволяет быстро сканировать большое количество ДНК.
В сообщении перед началом конференции доктор Брезина объяснил, что:
«В лаборатории ЭКО все эмбрионы, подвергающиеся ПГС на третий день развития, продолжают развиваться еще два дня до стадии бластоцисты, когда становятся доступными результаты ПГС. В ходе данного исследования мы оценили все эмбрионы, достигнувшие стадии бластоцисты, с установленными хромосомными нарушениями, не совместимыми с жизнью, на основании клетки, взятой у эмбриона на третий день развития. На стадии бластоцисты эмбрион делится на две части: внутренняя клеточная масса (ВКМ), содержащая клетки, из которых впоследствии формируется плод, и трофэктодерма (ТЭ), содержащая клетки, из которых образуется плацента. Вместо взятия биопсии из одного из этих типов клеток, мы делили целый эмбрион и брали максимально возможное количество клеток ВКМ и ТЭ. Данные клетки ВКМ и ТЭ были распределены в две отдельные группы. Используя ДНК-микрочипы мы проверяли эти группы на хромосомные нарушения. Возможность обнаружения нами мозаицизма (наличие нескольких различных клеточных линий в пределах одного эмбриона) составляла примерно 5 %, но мы его не обнаружили ни в одном из проанализированных образцов ВКМ и ТЭ. Это обстоятельство подчеркивает важность нашей методологии, поскольку мозаицизм невозможно исключить при помощи биопсии единственной клетки из каждого типа клеток на стадии бластоцисты. Довольно интересным можно считать тот факт, что у значительного числа (64 %) эмбрионов генетическая коррекция произошла в популяции клеток ВКМ и ТЭ. У других эмбрионов генетическая коррекция произошла либо в ВКМ, либо в ТЭ. У оставшихся эмбрионов и ВКМ, и ТЭ сохранили патологию. Как ни странно, зафиксированные на третий день нарушения во всех образцах видоизменились на более поздней стадии бластоцисты».
Из 126 эмбрионов, 62 (49.2 %) на третий день были эуплоидными и 64 (50.8 %) анэуплоидными; из них в стадию бластоцисты перешли 43 (69.4 %) эуплоидных эмбрионов и только 25 (39.1 %) анэуплоидных эмбрионов. На пятый день из 25 анэуплоидных эмбрионов 68 % обладали эуплоидной ВКМ и 76 % эуплоидной ТЭ, включая 64 % с эуплоидной ВКМ и ТЭ. Следовательно, у 16 из 25 эмбрионов произошла коррекция в клетках и ТЭ, и ВКМ.
Как говорит профессор Кернс:
«Полученные результаты говорят о том, что существует динамический процесс генетической нормализации, который происходит в развивающемся человеческом эмбрионе. Вероятно, у многих эмбрионов на стадии деления наблюдается значительный клеточный мозаицизм и существуют механизмы, которые игнорируют патологические клетки, позволяя расти здоровым клеткам. Однако, подобные механизмы в настоящее время еще неизвестны. Существование такого процесса играет важную роль в продвижении многочисленных научных областей».
Для области вспомогательных репродуктивных технологий знание того, что большой процент эмбрионов с патологиями на третьем дне развития может их устранить на пятый день означает, что при использовании ПГС пятый, а не третий день развития является оптимальным для определения окончательного хромосомного статуса эмбриона. Кроме того, если трехдневный эмбрион был определен как анэуплоидный, то согласно результатам данного исследования, перед принятием окончательного решения об имплантации или уничтожении данного эмбриона, следует дождаться пятого дня и исследовать трофэктодерму.
Данное исследование представляет интерес не только для специалистов репродуктивной медицины. По мнению профессора Кернса:
«Применение полученных результатов возможно во многих областях науки. На основании проведенного исследования можно сделать предположение, что определенный уровень хромосомного мозаицизма чрезвычайно распространен, и возможно является нормальной частью эмбриогенеза. Специалистам биологии стволовых клеток предстоит рассмотреть сложную задачу относительно высокого уровня приобретенной анеуплоидии, которая наблюдается в колониях клеток продленной культуры. Рассмотрение механизма, лежащего в основе нормализации, наблюдаемой в ходе данного исследования, может оказать большую пользу для системы стволовых клеток и применяться в терапевтических подходах с использованием стволовых клеток. Понимание такого восстановительного механизма могло бы внести вклад в усовершенствовании текущих стратегий восстановления генов и трансплантации с помощью стволовых клеток. Методы лечения на основе стволовых клеток были предложены для ряда медицинских болезней, от гематологических до неврологических заболеваний».
Определение механизмов, которые управляют процессом генетической нормализации в развивающемся человеческом эмбрионе, является следующим этапом исследования доктора Брезины, профессора Кернса и их коллег.
Источник: medicaldaily.com
Перевод: Vitaminov.net
