Przełomowy eksperyment, który może zmienić leczenie niepłodności
Badacze z Oregon Health & Science University opracowali metodę przekształcania komórek skóry w ludzkie komórki jajowe. To na razie wyłącznie eksperyment laboratoryjny — ale taki, który może zasadniczo zmienić podejście do leczenia niepłodności oraz samo rozumienie rodzicielstwa.
Punktem wyjścia jest zwykła komórka skóry. Zawiera ona w swoim jądrze kompletny zestaw materiału genetycznego konkretnego człowieka. Naukowcy precyzyjnie wyodrębniają to jądro i przenoszą je do komórki jajowej dawczyni, z której wcześniej usunięto oryginalny materiał genetyczny.
Jak przebiega przekształcanie komórki skóry w komórkę jajową
Efektem transferu jądra jest tak zwana hybrydowa komórka jajowa — z cytoplazmą dawczyni i DNA pochodzącym z komórki skóry konkretnej osoby. Problem polega na tym, że taki oocyt zawiera na początku 46 chromosomów, czyli kompletny zestaw. Naturalna komórka jajowa ma ich tylko 23, ponieważ musi połączyć się z 23 chromosomami pochodzącymi ze spermii.
Naukowcy z OHSU opracowali więc sztuczny sposób na zmuszenie komórki do pozbycia się połowy chromosomów, co umożliwia zapłodnienie podobne do naturalnego. Służy temu autorska procedura nazwana mitomeiosis — połączenie elementów podziału komórkowego charakterystycznego dla wzrostu tkanek (mitozy) oraz procesu prowadzącego do powstania komórek rozrodczych (mejozy). Komórka zostaje wprowadzona w stan, w którym zachowuje się tak, jakby przechodziła naturalny proces tworzenia oocytu.
Kluczową rolę w tej sztucznej mejozie odgrywa roskwityna — substancja blokująca enzymy kontrolujące cykl komórkowy. W połączeniu z elektroporacją, czyli krótkim impulsem elektrycznym tymczasowo otwierającym błonę komórkową dla określonych cząsteczek, udaje się wymusić niestandardowy rodzaj podziału. Po takim zabiegu część chromosomów trafia do struktur pełniących rolę tak zwanych ciałek kierunkowych, podczas gdy w komórce pozostaje zestaw o zredukowanej liczbie chromosomów.
Jeśli wszystko przebiegnie zgodnie z planem, komórka staje się haploidalna — zawiera 23 chromosomy, tak jak klasyczny ludzki oocyt. Kolejnym krokiem jest zapłodnienie przy użyciu standardowej techniki stosowanej podczas IVF — ICSI, czyli wstrzyknięcia pojedynczej spermii bezpośrednio do komórki jajowej. W ten sposób badacze sprawdzają, czy stworzony laboratoryjnie oocyt faktycznie funkcjonuje jak komórka jajowa i może zapoczątkować wczesny rozwój zarodka.
Jaka jest skuteczność metody i co komplikuje wyniki
Z perspektywy biologów pierwsze rezultaty stanowią ogromny krok naprzód. Z punktu widzenia pacjenta to jednak wciąż bardzo odległa przyszłość. Spośród 82 sztucznie wytworzonych oocytów jedynie niewielka część doprowadziła do powstania zarodków, które przeżyły do stadium blastocysty, czyli mniej więcej do szóstego dnia rozwoju. To właśnie na tym etapie zarodki w klasycznym IVF są standardowo przenoszone do macicy.
W tym przypadku udało się osiągnąć ten poziom u około 9 procent z nich. Warto zaznaczyć, że przy naturalnym zapłodnieniu lub klasycznym IVF również wiele zarodków obumiera wcześniej — do stadium blastocysty dochodzi zazwyczaj jedynie 30 do 40 procent. Wszystkie zarodki wytworzone z oocytów pochodzących z komórek skóry miały jednak poważne nieprawidłowości chromosomalne uniemożliwiające dalszy zdrowy rozwój.
Najczęściej dochodziło do błędnego podziału chromosomów między komórkę jajową a struktury usuwające nadmiarowy materiał genetyczny. Rezultatem jest aneuploidia, czyli nieprawidłowa liczba chromosomów lub zamienione pary. W praktyce taki zarodek nie ma szans stać się zdrowym dzieckiem. Dodatkowym problemem jest brak rekombinacji informacji genetycznej typowej dla naturalnej mejozy, czyli wymiany fragmentów DNA między parami chromosomów.
Proces ten poprawia jakość zestawu genów u potomstwa. W przypadku mitomeiosis natura zostaje obejść, co może prowadzić do subtelnych i trudnych do przewidzenia konsekwencji zdrowotnych. Specjaliści z Oregon Health & Science University pracują teraz nad lepszą kontrolą układu chromosomów i ich podziału podczas sztucznej mejozy. Analizują skład chemiczny stosowanych substancji, szczegóły protokołu elektroporacji oraz czas trwania poszczególnych etapów.
Kto w przyszłości mógłby skorzystać ze sztucznych oocytów
Jeśli uda się opanować tę technikę, grono potencjalnych beneficjentów byłoby bardzo szerokie. Chodzi przede wszystkim o osoby, którym medycyna oferuje dziś bardzo ograniczone możliwości w zakresie biologicznego rodzicielstwa:
- kobiety po leczeniu onkologicznym, u których chemioterapia lub radioterapia zniszczyła komórki jajowe
- osoby z wrodzonym niewydolnością jajników
- kobiety z przedwcześnie wyczerpanymi rezerwami jajnikowymi
- pary tej samej płci pragnące dziecka z materiałem genetycznym obojga partnerów
- pacjentki z mutacjami genetycznymi wpływającymi na tworzenie komórek jajowych
- młode kobiety po transplantacjach lub chorobach autoimmunologicznych uszkadzających narządy rozrodcze
W takiej wizji medycyny wystarczyłaby mała próbka skóry, by wytworzyć oocyt genetycznie powiązany z daną osobą. Dla kobiet oznaczałoby to możliwość ominięcia dawstwa obcych komórek jajowych i zachowania pełnej genetycznej więzi z dzieckiem. Najbardziej daleko idący scenariusz dotyczy par męskich. Teoretycznie nic nie stoi na przeszkodzie, by pobrać komórkę skóry od jednego partnera, przekształcić ją w oocyt i zapłodnić spermą drugiego.
To zupełnie nowa konfiguracja rodzicielstwa, z którą prawo, medycyna ani etyka dotychczas się nie zetknęły. Badacze podkreślają, że zanim ktokolwiek pomyśli o zastosowaniu tej techniki w klinikach leczenia niepłodności, upłynie co najmniej kilka lat intensywnych badań. Niezbędne są również badania na modelach zwierzęcych oraz znacznie szersza analiza bezpieczeństwa.
Jakie problemy etyczne i prawne niesie ze sobą nowa metoda
Gdy naukowcy zaczną wytwarzać gamety z komórek, które pierwotnie nie miały funkcji rozrodczej, granica między zwykłą tkanką a potencjalnym początkiem życia zaczyna się zacierać. Komórka skóry pozostawiona na kubku czy szczoteczce do zębów przestaje być jedynie biologicznym odpadem. Pojawia się pytanie, do kogo należy potencjał rozrodczy zawarty w komórkach ciała i jak daleko może sięgać zgoda na jego wykorzystanie.
Część krajów, jak Australia, posiada bardzo restrykcyjne przepisy dotyczące tworzenia zarodków w laboratorium. Prawnicy zwracają uwagę, że takie eksperymenty mogą wkraczać w obszary formalnie zakazane, ponieważ zmienia się definicja tego, czym jest komórka przeznaczona do rozmnażania. Eksperci w dziedzinie medycyny rozrodu podkreślają też, że niezbędna jest transparentność badań i bardzo ścisły nadzór.
Nie chodzi tylko o konsensus społeczny, ale również o bezpieczeństwo przyszłych dzieci. Aneuploidia, brak rekombinacji, możliwe zaburzenia w genomowym imprintingu — to wszystko może przekładać się na choroby, o których dziś wiemy niewiele. Debata nie ogranicza się do kwestii technicznych. Zmienia się samo pojęcie rodziny opartej na więziach genetycznych.
Dziecko pochodzące z komórek skóry dwóch mężczyzn miałoby zupełnie inne ułożenie dziedziczonych odcisków genomicznych niż dziecko z klasycznego związku kobiety i mężczyzny. Prawnicy i bioeticy zaczynają dyskutować, jak takie rodzicielstwo uznać w świetle obowiązujących przepisów. Jednocześnie pojawiają się obawy przed komercjalizacją tej technologii — jeśli kiedyś trafi do prywatnych klinik, może stać się kolejnym luksusowym narzędziem medycyny rozrodu dostępnym jedynie dla zamożnych.
Co przyniesie przyszłość i na co musimy się przygotować
Dla wielu osób opis przekształcania komórki skóry w oocyt brzmi abstrakcyjnie. Warto postrzegać to jako bardzo zaawansowaną formę reprogramowania komórki. Współczesna biologia potrafi już przekształcać komórki skóry na przykład w neurony lub komórki serca — tworząc tak zwane komórki macierzyste i różnicując je w pożądanym kierunku.
Tworzenie oocytów z komórek skóry to kolejny krok na tej drodze, tylko znacznie bardziej wrażliwy społecznie. Tym razem nie chodzi o naprawę organu u konkretnego pacjenta, lecz o kształtowanie materiału genetycznego przyszłego człowieka. Jeśli ta linia badań się rozwinie, medycyna zyska potężne narzędzie — możliwość przywrócenia płodności osobom, które z różnych przyczyn utraciły komórki jajowe.
W pakiecie pojawi się jednak mnóstwo dylematów, na które żadna prosta regulacja nie odpowie. Od praktycznych kwestii bezpieczeństwa, przez zagadnienia zgody na wykorzystanie tkanek, aż po sposób definiowania bliskości i więzi genetycznej w rodzinach, których dzisiejsze prawo jeszcze nie przewiduje. Specjaliści z uczelni takich jak Stanford czy Cambridge już teraz wskazują na konieczność międzynarodowej koordynacji przepisów.
Lekarze z dziedziny medycyny rozrodu apelują jednocześnie, byśmy jako społeczeństwo ustalili priorytety. Czy zależy nam na maksymalnym rozszerzeniu możliwości posiadania genetycznie spokrewnionych dzieci, czy na minimalizacji ryzyka zdrowotnego? I czy jesteśmy gotowi zaakceptować nowe formy rodzicielstwa, które ta technologia ze sobą niesie?
