Przełom w medycynie rozrodu: naukowcy tworzą ludzki „jajnik z komórki skóry”

Naukowcy po raz pierwszy stworzyli ludzkie komórki jajowe z… komórek skóry, otwierając drogę do zupełnie nowych terapii.

Eksperyment przeprowadzony w Oregon Health & Science University wywołał poruszenie w środowisku medycznym i bioetycznym. Badacze uzyskali ludzkie komórki jajowe, które dało się zapłodnić, choć zarodki wciąż były dalekie od zdrowej, prawidłowej postaci.

Co dokładnie udało się zrobić w amerykańskim laboratorium

Zespół z Portlandu pracował nad problemem, który dotyka milionów ludzi: brakiem własnych, zdolnych do zapłodnienia komórek jajowych. Chodzi o osoby po chemioterapii, z przedwczesną niewydolnością jajników, w zaawansowanym wieku rozrodczym, a także pary jednopłciowe, którym medycyna nie oferuje obecnie biologicznego rodzicielstwa we dwoje.

Naukowcy opisali w „Nature Communications” metodę, dzięki której z komórek skóry powstały struktury zachowujące się jak ludzkie komórki jajowe. Nie trafią jeszcze do klinik – są zbyt wadliwe genetycznie – ale pokazują, że teoretycznie da się obejść konieczność posiadania naturalnych jajników.

Badacze po raz pierwszy doprowadzili komórki skóry człowieka do stadium zapłodnialnego „jajeczka”, posługując się zaawansowaną inżynierią genetyczną i technikami znanymi z czasów owcy Dolly.

Jak z komórki skóry zrobić ludzką komórkę jajową

Stary trik z nowym zastosowaniem: SCNT

Podstawą eksperymentu jest SCNT, czyli transfer jądra komórki somatycznej. Ta sama zasada pozwoliła w latach 90. sklonować słynną owcę Dolly. Badacze wzięli zwykłą komórkę skóry, usunęli z niej jądro i przenieśli ten „genetyczny pakiet” do komórki jajowej dawczyni, z której wcześniej usunięto własne jądro.

W efekcie powstała komórka, która z zewnątrz przypominała klasyczną komórkę jajową, ale wewnątrz niosła pełny zestaw chromosomów z komórki skóry – czyli 46, a nie 23, jak powinno być w gametach. Bez redukcji materiału genetycznego taki „jajnik w probówce” nie ma szans na prawidłowe zapłodnienie.

Nowa procedura: mitomeiosis, czyli oszukiwanie natury

Żeby rozwiązać ten problem, zespół opracował procedurę nazwaną mitomeiosis. Nazwa łączy w sobie dwa procesy: mitozę (normalne podziały komórek ciała) i mejozę (specjalny podział, który z 46 chromosomów robi 23 w komórkach jajowych i plemnikach).

W naturze mejoza to wysoce kontrolowany proces, w którym chromosomy dobierają się w pary, wymieniają fragmenty materiału genetycznego i ostatecznie rozchodzą się do komórek potomnych. W tym eksperymencie naukowcy musieli „zaprogramować” taką redukcję w komórce, która nigdy nie była do tego stworzona.

Wykorzystali do tego roscovitine – cząsteczkę blokującą konkretne enzymy sterujące cyklem komórkowym – oraz elektroporację, czyli krótkie impulsy elektryczne otwierające błonę komórkową na wybrane substancje. Celem było zmuszenie komórki do wyrzucenia połowy chromosomów i uzyskania tzw. stanu haploidalnego (23 chromosomy).

Mitomeiosis ma sprawić, że komórka, która zachowuje się jak zwykła komórka skóry, nagle „pomyśli”, że jest komórką jajową i rozdzieli materiał genetyczny tak, by nadawał się do zapłodnienia.

Gdy udało się uzyskać takie „sztuczne jajeczko”, badacze zastosowali technikę ICSI, dobrze znaną z in vitro: pojedynczy plemnik został wstrzyknięty bezpośrednio do komórki jajowej.

Jakie były efekty: sukces na papierze, problem w praktyce

W laboratorium wytworzono 82 sztuczne komórki jajowe. Zapłodniono je i obserwowano rozwój zarodków. Tylko niewielka część osiągnęła stadium blastocysty, czyli etap około szóstego dnia rozwoju, w którym zarodek wygląda jak mała kulka komórek i normalnie mógłby zostać przeniesiony do macicy.

Naukowcy mówią o około 9 procentach „dojścia” do tego etapu. To mało, ale dla porównania – w naturalnych ciążach tylko 30–40 procent zapłodnionych komórek jajowych w ogóle dociera tak daleko. Na pierwszy rzut oka różnica nie jest więc przepaścią.

Kluczowy problem leży gdzie indziej: wszystkie powstałe zarodki miały bardzo poważne błędy w materiale genetycznym. Chromosomy nie dzieliły się równomiernie między komórkę jajową a tzw. ciała kierunkowe, które powinny wynieść z komórki nadmiar DNA. W efekcie większość zarodków była aneuploidalna – z za dużą lub za małą liczbą chromosomów, albo z ich chaotyczną konfiguracją.

Bez poprawnego zestawu 23 par chromosomów nie ma szans na zdrowy, rozwijający się płód – na tym etapie eksperyment kończy się w ślepej uliczce.

Badacze podkreślają, że muszą nauczyć się znacznie precyzyjniej kontrolować ustawianie i rozchodzenie się chromosomów podczas mitomeiosis. Brak naturalnej „wymiany fragmentów” między parami chromosomów, która zachodzi w klasycznej mejozie, dodatkowo zwiększa ryzyko błędów.

Potencjalne zastosowania: nowa szansa na biologiczne rodzicielstwo

Kto mógłby skorzystać z takiej technologii

Jeśli metoda zostanie kiedyś dopracowana, może zmienić zasady gry w leczeniu niepłodności. Teoretycznie mogłyby z niej skorzystać m.in.:

• kobiety, u których jajniki przestały działać po terapii onkologicznej,
• osoby z przedwczesnym wygasaniem czynności jajników,
• kobiety w wieku, w którym rezerwa jajnikowa jest już wyczerpana,
• pary jednopłciowe, szczególnie mężczyźni, którzy dziś nie mają możliwości wspólnego biologicznego rodzicielstwa,
• osoby, które z przyczyn genetycznych nigdy nie miały własnych komórek jajowych.

Scenariusz, który najmocniej działa na wyobraźnię, dotyczy męskich par jednopłciowych. W teorii można by pobrać komórkę skóry od jednego partnera, przekształcić ją w komórkę jajową, a następnie zapłodnić nasieniem drugiego partnera. Dziecko byłoby biologicznie spokrewnione z obiema osobami.

Naukowcy podkreślają jednak, że genetyka w takim przypadku jest wyjątkowo skomplikowana. Męskie i żeńskie linie komórek różnią się tzw. piętnowaniem genomowym, czyli chemicznymi „znacznikami” określającymi, które geny mają być aktywne. Pomieszanie tych sygnałów może prowadzić do ciężkich zaburzeń rozwojowych.

Dlaczego droga do klinik jest tak długa

Zespół z OHSU zaznacza, że medyczne zastosowanie technologii to kwestia co najmniej dekady, jeśli nie dłużej. Muszą zostać spełnione trzy warunki:

Dopiero gdy te trzy obszary zostaną dobrze zbadane, będzie można mówić o pierwszych pilotażowych próbach klinicznych, najpewniej w wąskich grupach pacjentek, dla których nie ma żadnych alternatyw.

Nowa biologia rozrodu, nowe spory etyczne

Kiedy komórka skóry staje się „zalążkiem dziecka”

Przekształcanie zwykłych komórek ciała w komórki rozrodcze burzy granicę, do której przyzwyczaiła nas biologia. Dotąd wydawało się oczywiste, że tylko jajniki i jądra wytwarzają gamety. Teraz każde laboratorium z odpowiednim sprzętem mogłoby w teorii zrobić z komórki skóry zarodek.

Bioetycy zwracają uwagę na niejasności prawne. W niektórych krajach tworzenie zarodków do celów naukowych jest ściśle ograniczone. Pojawia się pytanie, czy w świetle przepisów komórka skóry, którą da się przekształcić w komórkę jajową, już podlega takim samym regulacjom, czy wciąż jest „zwykłą tkanką”. To spór nie tylko teoretyczny – od odpowiedzi zależy, czy takie eksperymenty będą w ogóle legalne.

Granica między „materiałem do badań” a potencjalnym początkiem życia staje się rozmyta, gdy komórka skóry może posłużyć do stworzenia zarodka.

Zaufanie społeczne i obawy przed „fabryką dzieci”

Część specjalistów od medycyny rozrodu podkreśla, że sama technologia nie wystarczy. Potrzebna jest przejrzysta, międzynarodowa kontrola nad tym, kto, gdzie i w jakim celu tworzy sztuczne gamety. Bez tego łatwo o utratę zaufania społecznego, a w skrajnym scenariuszu – o dzikie praktyki w komercyjnych klinikach poza kontrolą państwa.

Do tego dochodzą pytania o to, jak bardzo można „projektować” przyszłe dzieci. Jeżeli komórki jajowe da się wytwarzać na zamówienie, technicznie łatwiej będzie łączyć tę metodę z zaawansowaną diagnostyką genetyczną zarodków, wyborem cech czy presją na „idealne” potomstwo.

Gdzie przebiega granica: medycyna a inżynieria człowieka

Badania z Oregonu pokazują, jak szybko łączy się dziś biologia komórki, genetyka i zaawansowane technologie laboratoryjne. Nowe techniki, takie jak mitomeiosis, mogą w przyszłości stać się jednym z narzędzi walki z niepłodnością, ale w równie dużym stopniu stają się testem dla naszych systemów prawnych i wyobrażeń o rodzinie.

Dla pacjentów w gabinetach klinik leczenia niepłodności ta praca nie oznacza natychmiastowej zmiany procedur. Może jednak dawać pewien rodzaj nadziei: nawet jeśli jajniki przestają działać, biologia nie mówi jeszcze ostatniego słowa. Warunkiem jest bardzo ostrożne przejście od eksperymentów na szkle do terapii u ludzi – z ciągłą kontrolą ryzyka genetycznego, ochroną przyszłych dzieci i realnym udziałem społeczeństwa w decydowaniu, jak daleko jesteśmy gotowi się posunąć.