Митохондриальная ДНК и ее «поломки»

Как известно, митохондрии — органеллы, отвечающие за энергоснабжение клетки, — несут собственную генетическую информацию, записанную в митохондриальной ДНК (мтДНК)*. Число генов в мтДНК обычно намного меньше, чем в «основной» ДНК клетки. Так, у человека мтДНК содержит последовательности 37 генов, из которых белок-кодирующими являются 13 (остальные последовательности кодируют рибосомальные и транспортные РНК) [1].

* — Несмотря на долгую ко-эволюцию, эта молекула по-прежнему немножко чужак для нашего организма: «Митохондриальная ДНК как иммуноген» [2]. Даже считываться и копироваться «по-людски» она так и не научилась: «Исследован переключатель процессов транскрипции и репликации в митохондриях» [3] — Ред.

Конечно, как и любая другая, митохондриальная ДНК подвержена накоплению мутаций, что может в конечном итоге приводить к тяжелым заболеваниям. Как правило, в первую очередь нарушаются функции тканей, потребляющих наибольшее количество энергии, — мозга, сердца, мышц. Cиндром Барта, синдром Лея, митохондриальная энцефаломиопатия, особая миоклоническая эпилепсия — это лишь малая часть длинного списка заболеваний, обусловленных повреждениями митохондрий [4].

В ходе оплодотворения именно материнские митохондрии (митохондрии яйцеклетки) передаются особи следующего поколения. Значит, накопленные в мтДНК матери мутации будут переданы ребенку. По оценкам, 1 из 5000 детей рождается с заболеваниями, вызванными такими мутациями [5]. И очень часто «семейные лодки» разбиваются о тяжелейший быт, связанный с воспитанием больного ребенка.

Замена митохондрий: истребляем недуг в зародыше

Предотвратить наследование губительных мутаций можно с помощью незамысловатой — на словах — процедуры, в основе которой лежит использование митохондрий от «третьего родителя». Разумеется, это можно сделать только при проведении экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) [6]. Сначала готовят два набора клеток: яйцеклетки матери, содержащие дефектные митохондрии, и яйцеклетки женщины-донора с митохондриями, ДНК которых не несет опасных мутаций. Затем исследователи извлекают ядра материнских яйцеклеток и заменяют ими ядра яйцеклеток-доноров мтДНК. Альтернативным способом является пересадка пронуклеусов — мужского и женского — из оплодотворенной яйцеклетки. Обе технологии геномной трансплантации изложены в форме инфографики (рис. 1).

Заключительное слово

28 января 2015 года в журнале The New England Journal of Medicine было опубликовано письмо исследователей из университета Ньюкасла, в котором авторы отметили, что процедура замены митохондрий сможет помочь более чем двум тысячам британских женщин — по оценке ученых, именно столько представительниц прекрасного пола в Соединенном королевстве несет опасные мутации мтДНК [7].

Принятое решение можно без сомнения считать триумфом ученых, ведь удалось изменить закон, разрешающий эксперименты по геномной трансплантации исключительно в исследовательских целях.

Однако до безоговорочной победы еще далеко: палате лордов предстоит вынести свое решение по вопросу легализации применения технологии в клинической практике. Если закон будет одобрен палатой лордов, в силу он вступит только в октябре текущего года. Более того, клиникам, желающим предоставлять обсуждаемый вид генной терапии, будет необходимо получить специальное разрешение от Управления по оплодотворению и эмбриологии человека Великобритании (HFEA). И все же вероятно, что путь новой технологии до «клиники» и общественного признания не будет столь тернист, как это случилось с методом ЭКО, разработчики которого десятилетиями отбивались от «богоугодников» [6].

Исследователи надеются, что принятое палатой общин парламента Великобритании решение послужит толчком к принятию подобных решений правительствами других стран.

Литература

1. Larsson N. and Clayton D.A. (1995). Molecular genetic aspects of human mitochondrial disorders. Annu. Rev. Genet. 29, 151–178;;
2. биомолекула: «Митохондриальная ДНК как иммуноген»;
3. Исследован переключатель процессов транскрипции и репликации в митохондриях;
4. Stockton N. How It’s Possible for a Baby to Have Three Parents. Wired. 04-02-2015;;
5. Callaway E. Scientists cheer vote to allow three-person embryos. Nature News. 03-02-2015;;
6. «За экстракорпоральное оплодотворение» — это не тост, а Нобелевская премия!;
7. Gorman G.S., Grady J.P., Ng Yi, Schaefer A.M., McNally R.J., Chinnery P.F. et al. (2015). Mitochondrial donation — how many women could benefit? N. Engl. J. Med. doi: 10.1056/NEJMc1500960..