Эмбрионы-мутанты сами себя лечат

Путь эмбриона

Оплодотворенная яйцеклетка (зигота) начинает делиться уже на вторые сутки, первые стадии дробления происходят в маточной трубе. А на третий день после овуляции эмбрион (точнее, проэмбрион, который станет настоящим эмбрионом лишь на четырнадцатый день) превращается в компактный 16-клеточный шарик – морулу. Еще через день в многоклеточном шарике формируется полость – бластоцель. На одном из полюсов полого многоклеточного шарика формируется скопление клеток - внутренняя клеточная масса (ВКМ), из которой развиваются зародыш и его окружение. Из наружного одноклеточного слоя полого шарика формируется трофобласт (хорион) – будущая плодовая часть плаценты. К шестому дню проэмбрион освобождается от прозрачной оболочки -- можно сказать, вылупляется из нее, и таким способом лишается защитного барьера, который был бы помехой при имплантации. С этого момента проэмбрион спускается в полость матки и начинает прикрепляться к эндометрию, после чего «пробуравливается» в него.

Брак не принимают

Если в оплодотворенной клетке много вредоносных мутаций, то проэмбрион погибает или просто не успевает прижиться в матке: клеточные механизмы зализывают генетические раны, поэтому зародыш развивается медленно и не успевает прикрепиться к подготовленному энодометрию. То есть, в тот момент, когда матка готова принять его, эмбрион-мутант лечится. Получается, что после оплодотворения беременность не наступает.

Но, как сообщил профессор Уильям Кернс (William Kearns) из Медицинского Института Джона Хопкинса в Балтиморе (Johns Hopkins Medical Institutions in Baltimore) на ежегодной встрече Европейского общества репродуктивной медицины и эмбриологии (European Society of Human Reproduction and Embriology), большинство выживших проэмбрионов с нечетным количеством хромосом все-таки успевают избавиться от мутаций и привести в норму комплектность своего генома.

Хромосомный некомплект

«Анеуплоидия – нарушение комплектации хромосом -- возникает из-за того, что при делении клетки в ходе образования половых клеток (гамет) некоторые пары хромосом не расходятся, -- объясняет Уильямс Кернс. -- В этом случае одна гамета получает лишнюю хромосому, а другая не получает вовсе. Если такие гаметы сливаются с нормальной, то формируется зигота либо с тремя (трисомия), либо с одной (моносомия) хромосомой вместо пары». Самые известные анеуплоидные заболевания: синдром Дауна – трисомия по 21−й хромосоме, синдром Эдвардса – трисомия по 18−й хромосоме, синдром Патау – трисомия по 13−й хромосоме, синдром Тернера – моносомия по половой Х-хромосоме.

Профессор объясняет, что изучать механизмы репарации зигот-мутантов раньше было невозможно -- отсутствовал материал для исследования. Сейчас, с появлением ЭКО, медики делают это постоянно: «Перед имплантацией мы проверяем материал, подготовленный для оплодотворения. И если у трехдневного эмбриона есть грубые хромосомные нарушения (анеуплоидия), то мы его отбраковываем», -- продолжает Уильям Кернс .

Для исследования Уильям Кернс и доктор Пол Брезина (Paul Brezina) отобрали трехдневных эмбрионов (проэмбрионов), хромосомные мутации которых не совместимы с живорождением. Медики-экспериментаторы позволили этим эмбрионам пожить еще два дня. До тех пор, пока в 16-клеточном шарике не сформируется полость, внутренняя клеточная масса и трофобласт. Фактически, медики дали зиготе возможность поработать над генетическим материалом, из которого должны сформироваться и зародыш, и плацента.

Мутанты исцелились

Исследователи разделили полый шарик на две части – клетки, из которых формируется плод, и клетки, предназначенные для плаценты. «Мы предполагали, что в клетках будет выявлен мозаицизм. То есть, часть клеток будет содержать нормальный набор хромосом, а часть – анеуплоидный», -- говорит Пол Брезина.

Предположения ученых не оправдались. Почти 40% (25 из 64) анеуплоидных зигот прожили отпущенные им два дня. Шестнадцать из двадцати пяти выживших (64%) полностью избавились от хромосомных мутаций. Клетки других проэмбрионов избавились от мутаций частично: у них были здоровы либо будущий плод, либо плацента. Мозаицизма ни в трофобласте, ни во внутренней клеточной массе не наблюдалось.

Получается, что даже с тяжелейшими патологиями проэмбрион-мутант справляется своими силами. Для ученых остается открытым вопрос, как это происходит: «Нам предстоит изучить механизмы репарации генома. Тем не менее, результаты означают, что, как минимум, отбраковывать эмбрионы можно не на третий, а на пятый день после оплодотворения», -- говорит Уильям Кернс.

Теперь ученые планируют разобраться с механизмами, которыми пользуется трехдневный эмбрион для излечения. Если медики научатся «рулить» ими также умело, как это делает 16-клеточный шарик, то клеточная терапия станет более надежной и безопасной. «При культивировании стволовых клеток нередко появляются хромосомные нарушения, которые могут навредить пациенту. Думаю, что мы научимся «лечить» геном клеточных культур», - завершает профессор.