Тема:

Генетика человека 28 суток назад

Биологи впервые вмешались в гены здорового человеческого эмбриона

После ЭКО, как правило, остаются "лишние " человеческие эмбрионы.
Иллюстрация Global Look Press.

Как узнать, зачем организму нужен тот или иной ген? Методов немного. И, возможно, единственный надёжный из них – отключить этот ген и посмотреть, что получится. Обычно для этой цели используются лабораторные мыши, благо все живые существа, а тем более млекопитающие, находятся друг с другом в достаточно тесном родстве. Так что, если у мышей ген отвечает, скажем, за терморегуляцию, то и у человека, скорее всего, тоже. Между прочим, генетическое "генеалогическое древо" весьма точно повторяет палеонтологическое, что является одним из многочисленных доказательств факта биологической эволюции.

Но всё же порой работа гена в человеческом организме и в теле наших кузенов-грызунов различается. А кроме того, есть и собственно человеческие гены, которыми мы отличаемся не только от мышек, но и от наших ближайших родственников – шимпанзе.

Что делать в таком случае? Если этот ген активен в течение первых дней развития эмбриона, то можно провести опыт над человеческим зародышем. Будет ли это преступлением? Не более, чем аборт. Тем более, что благодаря современным репродуктивным технологиям хватает "лишних" человеческих эмбрионов.

Технология экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) в общих чертах выглядит так. С помощью гормональных препаратов у женщины стимулируется созревание сразу многих яйцеклеток (в норме за один менструальный цикл созревает одна, а случается, что и ни одной). Обычно их меньше десяти, но бывает и несколько десятков. Эти яйцеклетки извлекаются из тела женщины и оплодотворяются "в пробирке".

При этом многое может пойти не так. Часть извлечённых яйцеклеток будут незрелыми. Из оставшихся примерно каждая пятая не оплодотворится. Иногда в гамету проникает два сперматозоида вместо одного, и тогда вместо нормального парного набора хромосом возникает тройной. В этом случае зародыш получится заведомо нежизнеспособным. Именно в геном триплоидных эмбрионов в 2015 году вмешались китайские учёные. Напомним, что стадией эмбриона (зародыша) называется ранняя стадия развития, начиная с момента оплодотворения (ещё до первого деления).

Если яйцеклетка успешно оплодотворена, это не значит, что все трудности позади. В течение первых двух-пяти дней погибает не менее половины эмбрионов. Причём всё равно, развиваются они при этом в искусственных средах, как делают в большинстве стран, или оплодотворённую яйцеклетку сразу же подсаживают в матку женщины. Да и потом наступление беременности не гарантировано.

Именно такая статистика заставляет медиков замораживать зародыши "про запас", будь это яйцеклетки, не прошедшие ещё и первого деления, или эмбрионы возрастом несколько дней. Один-два из них переносится в тело женщины. Раньше переносилось и больше из расчёта "чтобы прижился хоть один", а потом "лишние" удалялись, но сейчас такая практика уходит в прошлое.

Если беременность не наступила, в следующем менструальном цикле размораживается ещё один зародыш, и процедура повторяется.

Практически всегда после процедуры остаются "лишние" замороженные эмбрионы. Их уничтожают. По закону и господствующим нормам медицинской этики зародыш не считается человеческим существом. Заметим, что и без всякого ЭКО выкидыш только что оплодотворённой яйцеклетки – если считать это выкидышем – дело самое обычное. Настолько обычное, что его очень трудно заметить – женщина и не подозревает, что в ней должна была зародиться новая жизнь. В результате специалисты расходятся во мнении, какая доля естественных оплодотворений заканчивается подобным образом, называя цифры от 2 до 50%.

Группа учёных из США во главе с Норой Фогарти (Norah Fogarty) с согласия пар, проходивших ЭКО, взяла четыре десятка таких яйцеклеток, всё равно подлежавших уничтожению. На момент заморозки зиготы не делились ещё ни разу. Биологи разморозили их и с помощью технологии CRISPR/Cas9 отключили в зародышах ген Oct4, который обычно активно работает в первые семь дней развития эмбриона. Исследователи и наблюдали за зародышем семь дней, после чего его развитие (если он к тому времени был ещё жив) останавливали.

У учёных были причины интересоваться именно этим геном. Как выяснилось ещё в 2006 году, его принудительное включение во взрослых клетках превращает их в стволовые. А кроме того, исследователи хотели проверить, действительно ли Oct4 играет важную роль в развитии зародыша. Это нужно в том числе и затем, чтобы объяснить такую высокую смертность эмбрионов в первые дни жизни. Кроме того, биологи собирались сопоставить результаты эксперимента с аналогичными опытами на мышах и выяснить, есть ли у работы гена в человеческом организме своя специфика.

Перед началом эксперимента команда провела более года, занимаясь стволовыми клетками человека и эмбрионами мыши, оттачивая методы и уделяя особое внимание тому, чтобы ни один ген, кроме Oct4, не был выключен.

Напомним, что это первое вмешательство в гены здорового человеческого эмбриона. В 2017 году другая группа американских учёных уже редактировала человеческий геном, но тогда речь шла об исправлении врождённого заболевания сердца.

Оказалось, что этот ген действительно очень важен. После его отключения выживаемость снизилась более чем в 2,5 раза, и то у многих выживших эмбрионов Oct4 всё-таки присутствовал – иногда при редактировании удаляется только одна из двух копий гена.

Как подчёркивает доктор Фогарти, эти результаты значительно отличаются от данных опытов на мышах. В мышиных эмбрионах Oct4 включается позже и выполняет меньше функций. Отсюда учёные заключают, что важно изучать именно человеческие зародыши. Авторы надеются, что дальнейшие исследования смогут точнее выявить причины высокой смертности эмбрионов и повысить эффективность ЭКО.

Между тем и среди самих генетиков нет единодушия по поводу подобных опытов, некоторые специалисты призывают их запретить.

Научная статья с результатами исследования опубликована в журнале Nature.

Сегодня

Полураспад Европы

Полураспад Европы

5 часов назад