Przełom w medycynie: naukowcy tworzą ludzki oocyt ze zwykłej komórki skóry

W laboratorium w USA udało się zrobić coś, co jeszcze niedawno brzmiało jak science fiction – „przepisać” komórkę skóry na komórkę rozrodczą.

Badacze z Oregon Health & Science University opracowali metodę wytwarzania ludzkich oocytów z komórek skóry. Na razie to wyłącznie eksperyment, ale już dziś widać, jak mocno może on przewrócić do góry nogami leczenie niepłodności, a nawet samo rozumienie rodzicielstwa.

Nowy typ komórki jajowej: od fragmentu skóry do oocytu

Cały proces zaczyna się od zwykłej komórki skóry. W jej jądrze znajduje się pełny zestaw materiału genetycznego danej osoby. Naukowcy precyzyjnie wycinają to jądro i przenoszą je do oocytu dawczyni, z którego wcześniej usunięto własny materiał genetyczny.

W efekcie powstaje „hybrydowa” komórka jajowa: z cytoplazmą dawczyni i DNA pochodzącym z komórki skóry konkretnego człowieka. Problem polega na tym, że taki oocyt na starcie ma 46 chromosomów, czyli pełny zestaw. Naturalna komórka jajowa ma ich 23, bo musi później połączyć się z 23 chromosomami z plemnika.

Badacze opracowali sztuczny sposób zmuszenia komórki do pozbycia się połowy chromosomów, tak aby możliwe było zapłodnienie podobne do naturalnego.

Do tego służy autorska procedura nazwana „mitomeiosis” – połączenie elementów podziału komórkowego typowego dla wzrostu tkanek (mitoza) i tego, który prowadzi do powstania komórek rozrodczych (mejoza). Komórkę wprowadza się w stan, w którym zachowuje się ona tak, jakby przechodziła naturalny proces formowania oocytu.

Roscovitine, impuls elektryczny i ICSI – biologia w trybie hard

Kluczową rolę w tej sztucznej „mejozie” odgrywa roskowityna – związek blokujący enzymy kontrolujące cykl podziału komórki. W połączeniu z elektroporacją, czyli krótkim impulsem elektrycznym, który chwilowo otwiera błonę komórkową na określone cząsteczki, udaje się wymusić nietypowy typ podziału.

Po takim zabiegu część chromosomów trafia do struktur pełniących rolę tzw. ciałek kierunkowych, a w komórce pozostaje zestaw o zredukowanej liczbie chromosomów. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, komórka staje się haploidalna, czyli zawiera 23 chromosomy – jak klasyczny ludzki oocyt.

Następny krok to zapłodnienie za pomocą standardowej techniki stosowanej w FIV – ICSI (wstrzyknięcie pojedynczego plemnika bezpośrednio do komórki jajowej). W ten sposób naukowcy sprawdzają, czy powstały w laboratorium oocyt w ogóle „zachowuje się” jak komórka jajowa i czy może rozpocząć wczesny rozwój zarodka.

Skuteczność na razie bardzo niska, a błędów w DNA sporo

Z perspektywy biologów te pierwsze wyniki są dużym krokiem naprzód. Z punktu widzenia pacjenta – na razie to bardzo odległa perspektywa. Z 82 sztucznie wytworzonych oocytów tylko niewielka część doprowadziła do powstania zarodków, które dotrwały do stadium blastocysty, czyli mniej więcej szóstego dnia rozwoju.

To właśnie na tym etapie zarodki standardowo trafiają do macicy podczas zabiegów in vitro. Tu udało się osiągnąć ten poziom u około 9 procent z nich. Co ciekawe, przy naturalnym zapłodnieniu lub klasycznej FIV wiele zarodków również obumiera wcześniej – do stadium blastocysty dociera zwykle jedynie 30–40 procent.

Wszystkie zarodki stworzone z oocytów pochodzących z komórek skóry miały poważne nieprawidłowości chromosomowe, uniemożliwiające dalszy, zdrowy rozwój.

Najczęściej chodziło o błędne rozdzielenie chromosomów pomiędzy komórkę jajową i struktury usuwające nadmiar materiału genetycznego. Efekt to aneuploidia, czyli niewłaściwa liczba chromosomów lub ich poprzestawiane pary. W praktyce taki zarodek nie ma szans stać się zdrowym dzieckiem.

Dodatkowym problemem jest brak typowej dla naturalnej mejozy rekombinacji genetycznej, czyli wymiany fragmentów DNA między parami chromosomów. Ten proces poprawia „jakość” zestawu genów u potomstwa. Tutaj natura zostaje pominięta, co może prowadzić do subtelnych, trudnych do przewidzenia konsekwencji zdrowotnych.

Dokąd zmierzają kolejne eksperymenty?

Zespół z OHSU pracuje teraz nad tym, by lepiej kontrolować ustawienie chromosomów i ich rozdział podczas sztucznej „mejozy”. Chodzi zarówno o chemię używanych substancji, jak i szczegóły protokołu elektroporacji czy czasu trwania poszczególnych etapów.

Naukowcy podkreślają, że zanim ktokolwiek pomyśli o zastosowaniu tej techniki w klinikach leczenia niepłodności, miną co najmniej lata intensywnych badań. Potrzebne są również badania na modelach zwierzęcych i znacznie szersze analizy bezpieczeństwa.

Kto mógłby kiedyś skorzystać z takich oocytów?

Jeśli uda się opanować tę technikę, lista potencjalnych beneficjentów byłaby bardzo szeroka. To przede wszystkim osoby, którym medycyna oferuje dziś bardzo ograniczone możliwości, gdy chodzi o biologiczne rodzicielstwo.

• kobiety po leczeniu onkologicznym, u których chemioterapia lub radioterapia zniszczyła komórki jajowe,
• osoby z wrodzonym brakiem funkcjonujących jajników,
• kobiety, u których rezerwa jajnikowa wyczerpała się przedwcześnie,
• pary jednopłciowe marzące o dziecku z materiałem genetycznym obu partnerów.

W takiej wizji medycyny wystarczyłaby niewielka próbka skóry, by wygenerować oocyt powiązany genetycznie z daną osobą. W przypadku kobiet oznaczałoby to możliwość ominięcia dawstwa obcych komórek jajowych i utrzymanie pełnej więzi genetycznej z dzieckiem.

Najdalej idący scenariusz dotyczy par mężczyzn. Teoretycznie nic nie zabrania wzięcia komórki skóry od jednego partnera, przekształcenia jej w oocyt i zapłodnienia nasieniem drugiego. To zupełnie nowa konfiguracja rodzicielstwa, z którą prawo, medycyna i etyka nie miały jeszcze do czynienia.

Potężne dylematy etyczne i prawne

Kiedy naukowcy zaczynają wytwarzać gamety z komórek, które pierwotnie nie miały funkcji rozrodczej, granica między „zwykłą” tkanką a potencjalnym początkiem życia zaczyna się zacierać. Komórka skóry, którą ktoś zostawia na kubku czy szczoteczce do zębów, przestaje być tylko odpadem biologicznym.

Pojawia się pytanie, do kogo należy potencjał rozrodczy zapisany w komórkach ciała i jak daleko może sięgać zgoda na jego użycie.

Część krajów, jak Australia, ma bardzo restrykcyjne przepisy dotyczące tworzenia zarodków w laboratorium. Prawnicy zwracają uwagę, że takie eksperymenty mogą zahaczać o obszary formalnie zakazane, bo zmienia się definicja tego, czym jest komórka przeznaczona do rozrodu.

Specjaliści od medycyny reprodukcyjnej przypominają też, że konieczna jest przejrzystość badań i bardzo surowy nadzór. Chodzi nie tylko o samą zgodę społeczną, ale też o bezpieczeństwo przyszłych dzieci. Aneuploidia, brak rekombinacji, możliwe zaburzenia w tzw. imprintingu genomowym (różnicach w „odciskach” genów matczynych i ojcowskich) – wszystko to może przekładać się na choroby, o których dziś wiemy niewiele.

Nowa definicja rodziny i granice ingerencji w reprodukcję

Debata nie ogranicza się do kwestii technicznych. Zmienia się samo pojęcie rodziny opartej na więzach genetycznych. Dziecko pochodzące z komórek skóry dwóch mężczyzn miałoby zupełnie inny układ dziedziczonych „odcisków” genomowych niż maluch z klasycznego związku kobiety i mężczyzny. Prawnicy i bioetycy zaczynają dyskutować, jak uznać takie rodzicielstwo w świetle obowiązujących przepisów.

Równocześnie pojawiają się obawy przed komercjalizacją tej technologii. Jeśli kiedyś trafi do prywatnych klinik, może stać się kolejnym „luksusowym” narzędziem medycyny reprodukcyjnej, dostępnym tylko dla zamożnych. To z kolei rodzi pytania o nierówności społeczne i presję na korzystanie z coraz bardziej zaawansowanych, ale też coraz bardziej ryzykownych procedur.

Co w praktyce oznacza „komórka skóry zamieniona w oocyt”?

Dla wielu osób taki opis brzmi abstrakcyjnie, więc warto spojrzeć na to jak na bardzo zaawansowaną formę „przeprogramowania” komórki. Współczesna biologia potrafi już zamieniać np. komórki skóry w neurony lub komórki serca, tworząc tzw. komórki macierzyste i dalej różnicując je w wybranych kierunkach.

Tworzenie oocytów z komórek skóry jest kolejnym krokiem na tej drodze, tylko znacznie bardziej wrażliwym społecznie. Tym razem chodzi nie o naprawę narządu u konkretnego pacjenta, ale o kształtowanie materiału genetycznego przyszłego człowieka.

Jeśli ta linia badań się rozwinie, medycyna zyska potężne narzędzie: możliwość „odzyskania” płodności u osób, które z różnych powodów utraciły komórki jajowe. W pakiecie dostaniemy jednak masę dylematów, na które żadna prosta regulacja nie odpowie. Od praktycznych pytań o bezpieczeństwo, przez sprawy zgody na użycie tkanek, aż po to, jak zdefiniować bliskość i więź genetyczną w rodzinach, których dzisiejsze prawo jeszcze nie przewiduje.