Naukowcy stworzyli ludzki komórkowy jajeczek ze skóry. Medycyna płodności wchodzi w nową erę

Badacze z Oregon Health & Science University opracowali procedurę, dzięki której z komórek skóry udało się uzyskać ludzkie komórki jajowe zdolne do zapłodnienia. Na razie mowa o wczesnym etapie i pełnym ograniczeń eksperymencie, ale perspektywa jest ogromna: od nowych metod leczenia niepłodności po zupełnie nowe modele rodzicielstwa.

Jak z komórki skóry powstaje ludzki jajeczek

Podstawą pracy zespołu z OHSU jest technika znana z historii owcy Dolly – tzw. transfer jądra komórki somatycznej (SCNT). Naukowcy pobierają zwykłą komórkę skóry danej osoby i wyciągają z niej jądro, czyli pakiet z pełnym materiałem genetycznym.

To jądro trafia następnie do ludzkiego oocytu, z którego wcześniej usunięto oryginalne jądro. W efekcie powstaje komórka jajowa zawierająca DNA dawcy komórki skóry. Problem w tym, że początkowo ma ona 46 chromosomów, tak jak typowa komórka ciała, a normalny jajeczek powinien mieć ich tylko 23.

Naukowcy musieli sprawić, by komórka zachowała się jak w naturze podczas wytwarzania komórek rozrodczych i pozbyła się połowy materiału genetycznego, pozostając jednocześnie stabilna.

Mitomeiosis – sztuczna „pół-dzielnica” chromosomów

Aby zredukować liczbę chromosomów, zespół opracował procedurę nazwaną mitomeiosis – połączenie pojęć mitozy i mejozy. Chodzi o wymuszenie na komórce sekwencji zdarzeń podobnych do podziału komórki rozrodczej, ale w kontrolowanych, eksperymentalnych warunkach.

Kluczową rolę odegrała tu substancja o nazwie roscovitine, która hamuje określone enzymy sterujące cyklem komórkowym. W połączeniu z elektroporacją, czyli krótkim impulsem elektrycznym chwilowo „dziurawiącym” błonę komórkową, udało się wywołać proces przypominający mejozę. W jego wyniku komórka pozbywa się części chromosomów, a docelowo pozostaje ich 23 – tyle, ile ma mieć prawidłowy jajeczek.

Tak przygotowane komórki jajowe badacze zapładniali za pomocą klasycznej metody stosowanej w in vitro – ICSI, czyli bezpośredniego wstrzyknięcia pojedynczego plemnika do wnętrza komórki jajowej.

Wyniki: sukces koncepcyjny, ale biologia stawia twarde warunki

Eksperyment zakończył się częściowym powodzeniem. Naukowcy wygenerowali 82 sztuczne komórki jajowe. Po zapłodnieniu zaledwie część z nich rozwinęła się do stadium blastocysty, czyli około szóstego dnia rozwoju – etapu, na którym w procedurach in vitro rozważa się już transfer do macicy.

Każdy z uzyskanych embrionów miał poważne zaburzenia liczby lub układu chromosomów, czyli tzw. aneuploidię. Część chromosomów nie podzieliła się i nie rozdzieliła prawidłowo między komórkę jajową a tzw. ciała kierunkowe, które powinny wynieść nadmiar materiału genetycznego.

Embriony z nieprawidłową liczbą chromosomów nie mają szans na prawidłowy długoterminowy rozwój – bariera biologiczna jest tu bardzo mocna.

Badaczka zaangażowana w projekt, Paula Amato, zwraca uwagę, że bez uzyskania stabilnego zestawu 23 chromosomów mówienie o żywotnym zarodku nie ma sensu. Do tego dochodzi jeszcze brak naturalnej rekombinacji genetycznej, która normalnie zachodzi podczas mejozy i pełni rolę swoistego „mieszania talii” genów. W sztucznie indukowanej mitomeiosis ten etap przebiega inaczej lub wcale, co dodatkowo zwiększa ryzyko błędów.

Jak to wygląda na tle naturalnej reprodukcji

Warto przy tym pamiętać, że także w naturze embriony ludzkie często nie dochodzą do etapu blastocysty, a wiele wczesnych ciąż kończy się jeszcze przed implantacją w macicy. Szacuje się, że tylko około 30–40 procent zapłodnionych komórek jajowych dociera do podobnego stadium.

Odsetek 9 procent w przypadku tej eksperymentalnej procedury nie jest więc szokująco niski, ale pokazuje, jak długa droga dzieli laboratorium od jakiejkolwiek praktyki klinicznej. Zespół pracuje obecnie nad lepszym zrozumieniem, w jaki sposób chromosomy ustawiają się i rozchodzą w tak modyfikowanej komórce. To właśnie w tym punkcie najczęściej pojawiają się błędy.

Szansa dla osób, które dziś nie mogą mieć biologicznego dziecka

Jeśli w dalszej perspektywie uda się opanować wszystkie problemy techniczne, skutki dla medycyny rozrodu byłyby ogromne. Najbardziej oczywista grupa, która mogłaby na tym skorzystać, to osoby, którym organizm nie produkuje własnych komórek jajowych, na przykład po chemioterapii czy przedwczesnej menopauzie.

Obecnie jedyną możliwością jest wtedy skorzystanie z dawstwa komórek jajowych. Dziecko nie jest genetycznie spokrewnione z kobietą, która ciążę nosi, co dla wielu par stanowi poważną barierę emocjonalną i prawną.

• kobiety z niewydolnością jajników – np. po leczeniu onkologicznym
• osoby z wrodzonym brakiem funkcjonujących gonad
• pary jednopłciowe, szczególnie mężczyźni, dla których obecne metody nie dają wspólnego genetycznego rodzicielstwa
• osoby, które nie zdążyły zabezpieczyć komórek rozrodczych przed terapią niszczącą płodność

Nowa procedura stwarza teoretyczną możliwość, by wygenerować komórkę jajową bezpośrednio z ich komórki skóry. W takim scenariuszu dziecko odziedziczyłoby materiał genetyczny od osoby, która dziś nie jest w stanie wytworzyć własnych gamet.

Kontrowersyjna droga do wspólnego genetycznego dziecka dwóch mężczyzn

Najbardziej wyrazisty scenariusz dotyczy par mężczyzn. Skoro nic nie stoi na przeszkodzie, by użyć komórki skóry mężczyzny jako punktu wyjścia do stworzenia komórki jajowej, teoretycznie można by połączyć ją z nasieniem jego partnera. Powstałyby w ten sposób embriony, których DNA pochodzi w całości od dwóch mężczyzn.

Naukowcy sami przyznają, że w praktyce jest to dużo trudniejsze niż w przypadku komórek żeńskich. Komórki rozwijające się u mężczyzn i kobiet różnią się tzw. imprintingiem genetycznym – pewne geny zachowują się odmiennie w zależności od tego, czy pochodzą od ojca, czy od matki. Sztuczne przeprogramowanie tego układu to nie tylko zadanie biotechnologiczne, ale też pole minowe z punktu widzenia bezpieczeństwa przyszłego dziecka.

Scenariusz, w którym dwóch mężczyzn ma wspólne biologiczne potomstwo, przestaje być tylko fantazją, ale pozostaje na razie wyłącznie w sferze koncepcji badawczej.

Prawo, etyka i obawy o nadużycia

Każdy krok w stronę sztucznego wytwarzania komórek rozrodczych pociąga za sobą trudne pytania. Bioetycy zwracają uwagę, że w wielu krajach ustawodawstwo zakłada ścisły rozdział między komórkami ciała a komórkami płciowymi. Tutaj ta granica praktycznie znika: zwykła komórka skóry może stać się potencjalnym początkiem ludzkiego zarodka.

W niektórych systemach prawnych już sama próba stworzenia zarodka z komórki innej niż naturalna komórka jajowa lub plemnik mogłaby być uznana za nielegalną. Pojawia się pytanie, jak definiować „komórkę rozrodczą” w czasach, gdy technologia pozwala dowolnie przeprogramowywać komórki ciała.

Kolejny temat to kontrola nad tym, kto i w jakim celu korzysta z takiej technologii. Eksperci zajmujący się medycyną rozrodczą podkreślają, że potrzeba bardzo przejrzystych zasad: od doboru pacjentów po przechowywanie i analizę powstałych embrionów. Bez tego zaufanie społeczne do laboratoriów zajmujących się płodnością może gwałtownie spaść.

Ryzyko dla przyszłych dzieci

Najbardziej wrażliwą kwestią pozostaje bezpieczeństwo potencjalnych dzieci poczętych w taki sposób. Nawet jeśli kiedyś uda się dopracować technikę tak, by liczba chromosomów była prawidłowa, pozostaną pytania o długofalowe skutki dla zdrowia.

Zmiana liczby chromosomów, manipulacja imprintingiem, przestawianie epigenetycznych „przełączników” – to ingerencje w bardzo delikatny system. Błędy mogą wyjść na jaw dopiero po latach, na przykład w postaci chorób metabolicznych, zaburzeń rozwoju czy zwiększonego ryzyka nowotworów.

Zanim ktokolwiek pomyśli o zastosowaniu tej metody u pacjentów, badacze zapowiadają co najmniej dekadę intensywnych badań nad bezpieczeństwem i skutecznością.

Jak to może wyglądać w praktyce za kilkanaście lat

Jeśli technologia dojrzeje, wizyta w klinice leczenia niepłodności może wyglądać zupełnie inaczej niż dziś. Zamiast pobierania komórek jajowych w znieczuleniu ogólnym, lekarz mógłby pobrać próbkę skóry z przedramienia czy biodra. Z niej laboratorium wytworzyłoby indywidualne komórki jajowe, dopasowane genetycznie do pacjentki lub pacjenta.

Dla par, które nie zdążyły zamrozić komórek jajowych czy nasienia przed leczeniem onkologicznym, byłaby to druga szansa na biologiczne rodzicielstwo. Dla części osób z niepłodnością idiopatyczną – szansa, że ich własny materiał genetyczny jednak trafi do kolejnego pokolenia.

Warto też pamiętać, że rozwój tak zaawansowanych technik zwykle odbija się szerokim echem w innych dziedzinach. Lepsze zrozumienie mejozy i kontroli chromosomów może poprawić jakość już stosowanych procedur in vitro, ograniczyć liczbę nieudanych transferów embrionów czy pomóc wyjaśnić przyczyny nawracających poronień.

Dla pacjentów oznacza to potencjalnie więcej informacji, bardziej precyzyjną diagnostykę i mniej „zwykłego pecha”, który dziś często słyszą w gabinetach. Dla lekarzy – zupełnie nowe narzędzia, ale też odpowiedzialność za korzystanie z nich z rozsądkiem. Bo granica między leczeniem niepłodności a ingerencją w samą definicję rodzicielstwa nigdy nie była tak cienka jak teraz.