Przełom w laboratorium: sztuczne komórki jajowe z ludzkiej skóry mogą zmienić leczenie niepłodności

Eksperyment przeprowadzony w Oregon Health & Science University może w przyszłości odmienić los osób zmagających się z niepłodnością, choć na razie metoda daleka jest od użycia w klinikach i rodzi wiele pytań etycznych.

Nowy rozdział w medycynie rozrodu

Pragnienie posiadania biologicznie spokrewnionego dziecka często zderza się z brutalną rzeczywistością medyczną. Dla osób, których organizm nie produkuje własnych komórek jajowych, pozostaje dziś właściwie jedna opcja: komórki dawczyni, a więc brak więzi genetycznej z przyszłym dzieckiem.

Zespół badawczy z OHSU zaproponował zupełnie inną drogę. Wykorzystał komórki skóry i przekształcił je w struktury zachowujące się jak ludzkie komórki jajowe, nadające się do zapłodnienia w warunkach laboratoryjnych. Prace opisano w prestiżowym czasopiśmie „Nature Communications”.

Naukowcy po raz pierwszy wygenerowali w laboratorium ludzkie komórki jajowe genetycznie powiązane z dawcą komórki skóry, z użyciem techniki transferu jądra i sztucznie wywołanej „mitomejozy”.

Jak ze skóry powstaje komórka jajowa

Stara technika w nowym zastosowaniu

Podstawą eksperymentu był somatic cell nuclear transfer (SCNT) – transfer jądra komórki somatycznej. To ta sama metoda, dzięki której w 1996 roku powstała słynna owca Dolly. Teraz adaptowano ją do potrzeb medycyny rozrodu.

Przeczytaj również: Poród w domu czy w szpitalu? Duże badanie wywraca dotychczasowe zasady

• pobrano komórkę skóry od dorosłej osoby,
• z komórki usunięto jądro zawierające pełny zestaw 46 chromosomów,
• jądro przeniesiono do ludzkiej komórki jajowej dawczyni, z której wcześniej usunięto własne jądro,
• powstała w ten sposób „hybrydowa” komórka jajowa zawierała DNA osoby, od której pobrano skórę.

Na tym etapie pojawiał się jednak poważny problem biologiczny. Po takiej procedurze komórka ma 46 chromosomów, a prawidłowa komórka jajowa powinna mieć ich 23. Bez redukcji liczby chromosomów nie da się uzyskać zdrowego zarodka.

Mitomejoza – sztuczna wersja podziału komórkowego

Aby obejść tę przeszkodę, zespół opracował autorską procedurę nazwaną „mitomeiosis”, łączącą elementy mitozy i mejozy. W naturalnych warunkach to właśnie mejoza odpowiada za zmniejszenie liczby chromosomów w komórkach rozrodczych.

Przeczytaj również: Co dzieje się z mięśniami w kosmosie? Myszki na ISS dały zaskakującą odpowiedź

Badacze zmusili komórkę do przejścia eksperymentalnego podziału, który miał „wyrzucić” nadmiar materiału genetycznego i zostawić 23 chromosomy w przyszłej komórce jajowej. Do wywołania tego procesu użyli m.in. roscovitiny, substancji blokującej wybrane enzymy kontrolujące cykl komórkowy, oraz krótkich impulsów elektrycznych (elektroporacja), które chwilowo otwierają błonę komórki na określone cząsteczki.

Gdy udało się uzyskać komórki o zredukowanej liczbie chromosomów, zastosowano dobrze znaną z procedur in vitro technikę ICSI – wstrzyknięto pojedynczy plemnik bezpośrednio do wnętrza tak przygotowanej komórki jajowej.

Przeczytaj również: 10 prostych ćwiczeń w domu, które odmienią twoją formę w 30 dni

Celem tej metody nie jest klonowanie człowieka, ale uzyskanie komórki jajowej, która niesie materiał genetyczny konkretnej osoby nieposiadającej własnych komórek jajowych.

Na razie sukces głównie w teorii

Mimo spektakularnej koncepcji, efekty praktyczne pokazują, jak długa droga jeszcze przed naukowcami. Z 82 sztucznie wytworzonych komórek jajowych tylko około 9 procent rozwinęło się po zapłodnieniu do stadium blastocysty, czyli mniej więcej szóstego dnia rozwoju zarodka.

W procedurach in vitro podobny etap osiąga 30–40 procent zarodków powstałych w sposób naturalny z komórki jajowej i plemnika. Wynik z laboratorium z Oregonu nie jest więc kompletną porażką, ale wyraźnie widać, że wymaga dopracowania.

Kluczowy problem: pomylone chromosomy

Największe kłopoty pojawiły się na poziomie genetycznym. Wszystkie powstałe zarodki miały zaburzenia segregacji chromosomów. Innymi słowy, podczas podziału komórkowego chromosomy nie rozdzieliły się prawidłowo między komórkę jajową a tzw. ciała kierunkowe, które powinny „zabrać” nadmiar DNA.

W efekcie powstawały zarodki aneuploidalne – z nieprawidłową liczbą chromosomów lub błędnie dobranymi parami. Taki materiał genetyczny uniemożliwia prawidłowy rozwój i prowadzi do obumarcia zarodka lub bardzo ciężkich wad.

Badacze zwracają też uwagę, że w sztucznie wywołanym procesie brakuje klasycznej rekombinacji genetycznej, typowej dla naturalnej mejozy. Ten etap „tasowania” materiału genetycznego jest ważny zarówno dla różnorodności biologicznej, jak i dla stabilności chromosomów.

Bez poprawnego zestawu 23 chromosomów i naturalnego „przetasowania” genów żaden zarodek nie ma szans na bezpieczny, długotrwały rozwój.

Zespół z OHSU pracuje teraz nad lepszym zrozumieniem, jak dokładnie ustawiają się i rozdzielają chromosomy w trakcie sztucznie wywołanego podziału. Dopiero opanowanie tych mechanizmów mogłoby zbliżyć metodę do praktycznego zastosowania.

Szansa dla osób wykluczonych z in vitro

Kto mógłby skorzystać w przyszłości

Jeśli technika stanie się bezpieczna i powtarzalna, zmieni podejście do leczenia niepłodności. Szczególnie w grupach, które dziś mają bardzo ograniczone możliwości:

• kobiety po przedwczesnym wygaśnięciu czynności jajników,
• pacjentki po chemioterapii lub radioterapii, które utraciły rezerwę jajnikową,
• osoby z wrodzonym brakiem komórek jajowych,
• pary, które z przyczyn medycznych nie mogą skorzystać z własnych gamet.

W takim scenariuszu lekarze mogliby pobrać fragment skóry, uzyskać z niego komórki jajowe i wykorzystać je w procedurze in vitro. Dziecko dziedziczyłoby materiał genetyczny od osoby, która dziś musi korzystać z anonimowej dawczyni.

Kontrowersyjna perspektywa dla par jednopłciowych

Eksperyment otwiera także bardziej zaskakującą możliwość: użycie komórek skóry mężczyzny do stworzenia komórki jajowej. Taka komórka mogłaby zostać zapłodniona nasieniem partnera. W efekcie para męska miałaby dziecko genetycznie powiązane z oboma rodzicami.

Ten wariant budzi ogromne emocje. Biologicznie pojawiają się problemy związane z tzw. imprintingiem genetycznym, czyli różnicami w „odciskaniu” genów zależnie od płci rodzica. Prawo w zdecydowanej większości krajów w ogóle nie uwzględnia takich konfiguracji.

Sami naukowcy przyznają, że zastosowania kliniczne to kwestia co najmniej dekady, jeśli w ogóle będą możliwe. Na razie prace pozostają w obszarze badań podstawowych.

Lawina pytań etycznych i prawnych

Gdzie kończy się komórka ciała, a zaczyna komórka rozrodcza

Przekształcanie zwykłej komórki skóry w gametę podważa dotychczasowy porządek biologiczny. Granica między komórkami somatycznymi a rozrodczymi przestaje być oczywista. Prawnicy i bioetycy zwracają uwagę, że wiele ustaw regulujących zapłodnienie pozaustrojowe nie przewiduje takiego scenariusza.

W części krajów stworzenie zarodka z wykorzystaniem komórki skóry mogłoby już dziś zostać uznane za nielegalne, bo nie mieści się w obowiązującej definicji procedur medycznie wspomaganej prokreacji.

Bezpieczeństwo przyszłych dzieci

Eksperci od medycyny rozrodu podkreślają, że najpoważniejszym kryterium dopuszczenia tej techniki do klinik będzie bezpieczeństwo. Zbyt częste błędy w liczbie chromosomów, brak naturalnej rekombinacji czy nieprzewidywalne zmiany epigenetyczne mogą prowadzić do chorób genetycznych, poronień lub ciężkich zaburzeń rozwojowych.

Zanim ktokolwiek pomyśli o ciąży z użyciem komórek jajowych ze skóry, potrzebne będą lata badań na modelach zwierzęcych i ścisłe, międzynarodowe regulacje.

Drugim filarem działań regulacyjnych ma być przejrzystość. Naukowcy apelują o jasne zasady prowadzenia badań, raportowanie wyników i udział opinii publicznej w dyskusji. Tylko wtedy społeczeństwo zaakceptuje tak daleko idącą ingerencję w procesy rozrodcze.

Co ta technika realnie zmienia w myśleniu o rodzicielstwie

Stworzenie komórki jajowej z komórki skóry uderza w samo pojęcie płodności. Dotąd to jajniki i jądra wyznaczały biologiczne granice rodzicielstwa. Teraz w teorii każda komórka ciała z pełnym zestawem chromosomów może stać się punktem wyjścia do gamety. Rodzi to zarówno nadzieje, jak i lęk przed „produktyzacją” ludzkiego życia.

Jeśli w ciągu kilkunastu lat metoda stanie się bezpieczna, lekarze mogą mieć w ręku narzędzie, które pozwoli wielu osobom odzyskać poczucie sprawczości w kwestii posiadania potomstwa. Z drugiej strony pojawi się pytanie o granice ingerencji: czy wykorzystywać ją tylko w przypadku poważnych problemów zdrowotnych, czy dopuścić szersze zastosowania, np. dla osób odkładających macierzyństwo na bardzo późny wiek?

W dyskusji o tej technologii warto też wyjaśniać różnicę między inżynierią genetyczną a samą techniką wytwarzania komórek jajowych. Naukowcy nie „projektują” dzieci o wybranych cechach, a jedynie próbują odtworzyć naturalną komórkę rozrodczą innego pochodzenia. Ryzyko tzw. „dzieci na zamówienie” wynika bardziej z równoległego rozwoju metod edycji genomu niż z samego procesu tworzenia gamet ze skóry.

Coraz więcej głosów sugeruje, że do rozmowy o takich technikach powinno się włączać nie tylko lekarzy i genetyków, ale także psychologów, socjologów, a nawet osoby, które urodziły się dzięki in vitro. To oni najlepiej czują, jak bardzo sposób przyjścia na świat wpływa – lub nie wpływa – na to, kim później się stajemy.