Hogyan készülhet “háromszülős” baba

Egy 2016 áprilisában született baba talán megnyitotta az ajtót a reprodukciós orvostudomány új világa előtt. Ez a kisfiú lett az első szándékos “háromszülős” babák egyike. A fiú DNS-ének túlnyomó többsége az édesanyjától és az édesapjától származott. Egy kis plusz DNS egy nem rokon nőtől származott. Ez a gyermek a genetikai örökségének egy részét mindkét felnőttől kapta.

A nem rokon nőtől származó plusz DNS miatt egyesek szerint az olyan babáknak, mint ez a fiú, három szülőjük van.

Tanárok és szülők, iratkozzanak fel a The Cheat Sheetre

Heti frissítések, amelyek segítenek a Science News for Students tanulásban való felhasználásában

A tudósok nem tettek annyi erőfeszítést, hogy kísérletképpen összekeverjék a három ember DNS-ét. Valójában azért tették, hogy megoldják a fiú édesanyjának egy problémáját. Annak a nőnek ugyanis gond volt a mitokondriumával (MY-toh-KON-dree-uh). Ezek fontos kis struktúrák – vagy organellák -, amelyek jelen vannak a sejtjeiben.

Sok sejt, köztük az embert alkotó sejtek is, tartalmaznak olyan speciális összetevőket, amelyek kis szervként működnek. Ebből ered a nevük, organellák, ami tulajdonképpen kis szerveket jelent. Az organellák speciális feladatokat látnak el a szülősejtjeik számára. Az egyik legnevezetesebb ilyen organellum pedig a mitokondrium. Fő feladata, hogy segítsen a sejt energiaellátásában. Ehhez a mitokondriumok a sejt üzemanyagában (például a glükózban) lévő atomokat összekötő kötésekben lévő energiát gyűjtik be. A mitokondriumok ezt az energiát aztán egy másik molekula, az ATP (adenozin-trifoszfát) létrehozására használják fel. Ez az ATP tulajdonképpen a sejtek energiaforrásaként szolgál.

A történet a kép alatt folytatódik

730_inline_animal_cell.png
A mitokondriumok, a sejtek citoplazmájában található számos organellatípus egyike, kis mennyiségű DNS-t tartalmaznak. Ennek a DNS-nek a mutációja betegséget okozhat.ttsz/

De a fiú édesanyjának néhány mitokondriuma mutációval rendelkezik. Ez a genetikai elváltozás okozza a Leigh-szindrómát, egy halálos kimenetelű rendellenességet. Az ő mitokondriumainak többsége megfelelően működik. Ezért nincs az anyának gyilkos betegsége. De a hibás mitokondriumokból származó DNS-t átadhatja a gyermekeinek. Ez pedig a Leigh-szindróma kockázatának teheti ki őket. Két gyermeke már meghalt a betegségben. Négy vetélést is elszenvedett.

Az orvosok abban a reményben, hogy egészséges gyermeket adhatnak ennek a párnak, egészséges mitokondriumokat kerestek, hogy helyettesítsék a nő egészségtelen mitokondriumait. Normális esetben egy nő a mitokondriumait a petesejtjén keresztül adja át utódainak (az apa spermája nem járul hozzá). Ezek a szervsejtek kis mennyiségű DNS-t is tartalmaznak – mindössze 37 gént. (Az ember létrehozásához szükséges nagyjából 20 000 fehérjetermelő gén nagy részét a sejtmagnak nevezett rekeszben tárolják). Egyes mitokondriális gének mutációi leggyakrabban a sok energiát igénylő szerveket, például az agyat és az izmokat veszélyeztetik. Számos ilyen mitokondriális betegségre nincs gyógymód vagy hatékony kezelés.

A kisfiú létrehozására használt technika új és ellentmondásos. Születése azonban közel három évtizedes munkát koronáz meg, hogy egészséges emberi petesejteket állítsanak elő a szervsejt manipulálásával. Úgy tűnik, hogy az új baba megmenekült egy halálos genetikai betegségtől. Ennek ellenére etikai és biztonsági aggályok merülnek fel a háromszülős örökségével kapcsolatban.

A januárban született háromszülős kislány pedig még több aggályt vet fel – részben már csak azért is, mert lány.

Gészséges babák előállítása

A kutatók először csaknem 20 évvel ezelőtt kezdték el a mitokondriumok petesejtek közötti cseréjét a meddőségi problémák kezelésére. Jacques Cohen egyike volt ezeknek a kutatóknak.

Ő egy tudós, aki emberi embriókat tanulmányoz. Az 1990-es évek végén ő és kollégái a Saint Barnabas Medical Centerben (Livingston, N.J.) keresték a módját annak, hogyan lehetne segíteni azoknak a nőknek, akiknek in vitro megtermékenyítéssel nem sikerült gyermeket vállalniuk. Az IVF néven is ismert eljárás során petesejteket vesznek egy nőtől és spermiumokat egy férfitól, majd egy edényben inkubálják őket. E petesejtek és spermiumok egy része embriókká egyesül – ez az új egyed létrehozásának első szakasza.

350_inline_in_vitro.png
Az in vitro megtermékenyítés vagy IVF során a laboratóriumi edényben kifejlődött embriót átültetik a nő méhébe, ahol kisbabává fejlődhet.herbap/

Az orvosok ezután az embriók egy részét átültetik a nő méhébe. Szerencsés esetben egy vagy több embrióból baba fejlődik ki. Néhány pár embriója azonban sosem fejlődött normálisan. Senki sem tudja, hogy miért. Cohen csoportja úgy gondolta, hogy egy adag citoplazma – a sejt kocsonyás “belei” – egy donor petesejtből nagyobb esélyt adhat a beültetett embrióknak a sikerre.

“A citoplazma a legbonyolultabb folyadék az univerzumban” – mondja Cohen. Mitokondriumokat, más organellákat, fehérjéket és más molekulákat tartalmaz, amelyek a sejt munkáját végzik. Az anyai petesejt általában ellátja az embriót minden olyan jóval, amire a fejlődés első néhány lépésében szüksége van. Cohen azonban úgy gondolta, hogy páciense néhány petesejtjének extra segítségre lehet szüksége.

Ezért egy másik nő által adományozott petesejtből kivonta a citoplazma 10-15 százalékát. Ezt egyetlen spermiummal együtt befecskendezte egy recipiens petesejtbe. Az eljárást 1996 és 2001 között 37 alkalommal végezte el. És ez a technika meglehetősen sikeresnek bizonyult. Tizenhárom párnak 17 gyermeket szült!

Cohen később az így született gyermekek közül nyolcat tesztelt. Ketten hordoztak olyan mitokondriumokat, amelyek a donortól származtak. Ez kiegészült azokkal, amelyek a gyermek valódi anyjától származtak. Cohen most azt mondja, hogy a másik hat gyermek közül néhánynak a donortól származó mitokondriumok szintje túl alacsony volt ahhoz, hogy a tesztek akkoriban kimutathassák. De a felfedezés kíváncsivá tette őt.

Így Cohen és kollégái a 17 gyermek közül 13-at felkutattak. Mindegyikük már tinédzser volt. A felmérésekben a szüleik azt mondták, hogy a gyerekek alapvetően egészségesnek tűntek. Cohen nem tudja, hogy a mitokondriumok vagy a citoplazma más részei játszottak-e szerepet a gyerekek előállításában. Csoportja 2001-ben (szabályozási problémák miatt) abbahagyta a technika elvégzését.

Mitokondriumok javítása

Más tudósok is megpróbálták a hibás mitokondriumokat szándékosabban pótolni. Az első ilyen kísérlet 1983-ban történt. És ez egereket érintett.

A magok a megtermékenyített petesejt központi, DNS-t tartalmazó részei. Az egyik a petesejtből, a másik az apa spermájából származik. A fejlődésnek ebben a korai szakaszában a kettő még nem olvadt össze egyetlen sejtmaggá. (A nuclei a nucleus többes számú alakja.)

A pronukleáris transzfer néven ismert technikával a kutatók egyszerre termékenyítették meg az anyaegér petesejtjét és egy donorpetesejtet. A pronukleuszokat eltávolították a donor megtermékenyített petesejtjéből, és kidobták. Az anya megtermékenyített petesejtjéből azokat kiszívták, majd az üres donorpetesejtbe fecskendezték.

A történet a kép alatt folytatódik

Pronucleáris transzfer

101716_TI_3parentbaby_inline_rev.png
A pronucleáris transzfer volt az első technika, amellyel a tudósok megpróbálták megakadályozni, hogy a hibás mitokondriumok okozta betegségek átöröklődjenek az anyáról a gyermekére.T. Tibbitts; Third scientific review of the safety and efficacy of methods to avoid mitochondrial disease through assisted conception, Human Fertilisation and Embryology Authority, 2014. június

A technika embereken való alkalmazásáról szóló beszélgetés azonnal felvetett néhány aggályt.

Egyek szerint ez nem etikus. Azzal érveltek, hogy két embriót manipulál – esetleg el is pusztít -.

Ez az egyik probléma. A tudósoknak van egy technikai jellegűbb. Megjegyzik, hogy a mitokondriumok hajlamosak rátapadni a sejtmagokra. Így az anya petesejtjéből elfogadhatatlanul sok mitokondrium – köztük betegséget hordozó – kerülhet a donor petesejtbe, jegyzi meg Shoukhrat Mitalipov. Ő a portlandi Oregon Health & Science University mitokondriális biológusa.

Tavaly júniusban a tudósok arról számoltak be, hogy finomították a pronukleáris transzfert, hogy csökkentsék az embriókba kerülő, betegséget hordozó mitokondriumok számát. Az anya petesejtjéből származó mitokondriumoknak kevesebb mint 2 százaléka jutott a donor petesejtjébe. Egy korábbi tanulmány azonban azt sugallta, hogy még ennek a mennyiségnek a fele is veszélyes lehet. Ez azért van, mert a mutáns mitokondriumok lemásolhatják magukat. Végül átvehetik az uralmat a sejt felett, és megbéníthatják az energiatermelést.

A termékenységi klinikák az Egyesült Királyságban engedélyezik a pronukleáris transzfert olyan emberi babák létrehozására, ahol a mitokondriális betegségek nagy kockázata állt fenn. Valójában még egyik sem tette ezt meg. mégis a New York-i termékenységi orvos, John Zhang érintett az új kisfiú ügyében. Ő a kínai Guangzhou-i Sun-Yat Sen Orvosi Tudományok Egyetemének munkatársaival próbálta ki a pronukleáris transzfert. Ez több mint 10 évvel ezelőtt történt. Öt így készült embriót ültettek be egy 30 éves nőbe. Három magzattá fejlődött. Egyik sem élte túl azonban a születést. Zhang ezeket az eredményeket tavaly publikálta a Reproductive Biomedicine Online című szaklapban.

2017 januárjában ukrajnai orvosok bejelentették, hogy egy kislány született ezzel a módszerrel. Szülei IVF-fel próbálkoztak. De Cohen pácienseihez hasonlóan a pár megtermékenyített petesejtjeiből soha nem fejlődött ki beültethető embrió. Ahelyett, hogy donorpetesejtből származó citoplazmát adtak volna hozzá, ahogy Cohen tette, Valerij Zukin termékenységi orvos a kijevi Nadiya klinikán inkább pronukleáris transzfert alkalmazott. És sikerről számolnak be – egy kislányról.

Az ukrajnai és németországi laboratóriumok megerősítették, hogy a baba DNS-ének nagy része az anyjától és az apjától származik. Csak a mitokondriális DNS-e származik a petesejtdonortól. Zukin ismét ugyanazt a technikát alkalmazta. Egy másik pár most egy kisfiút vár a jövő hónapban.

Egyek aggódnak amiatt, hogy ezeknek a babáknak később egészségügyi problémáik lehetnek. Egyesek ezt etikai problémának is tekinthetik. Miért? A technikát nem a mitokondriális betegségek megelőzésére használták, hanem egyfajta termékenységi kezelésként.

Marcy Darnovsky az egyik kritikus. Ő a kaliforniai Berkeleyben működő Center for Genetics and Society ügyvezető igazgatója. Az olyan orvosok, mint Zukin, bizonyítatlan és valószínűleg veszélyes szolgáltatásokat adnak el az ügyfeleknek, vádolja. “Ez a kereskedelmi és státuszösztönzők csúnya arca, amelyek tudománytalan emberkísérleteket irányítanak” – mondta a kislány születésével kapcsolatos nyilatkozatában.

Szervezetek osztása

A tavaly áprilisban született kisfiú előállításához az orvosok egy másik technikát – az orsóátültetést – használták. A test génjei a szervezet 46 különböző kromoszómájában található DNS-ben lakoznak. Amikor egy sejt osztódik, hogy petesejtet vagy spermiumot hozzon létre, ezt a 46 kromoszómát két egyenlő, 23 darabos készletre osztja. Ahhoz, hogy megfelelően porciózódjanak, ezek a kromoszómák fehérjeszálakhoz kapcsolódnak. Ezeket a rostokat orsóknak nevezik. Az új transzplantációs technika a nevét ezekről a rostokról kapta.

A technika két megtermékenyítetlen petesejtből indul ki. Az egyik az anyától, a másik egy donortól származik. Mindkét sejtben a sejtmagot körülvevő membrán lebomlott. Az orsó azonban mindkettőben nem fejezte be a kromoszómák szétválását.

A kutatók eltávolítják az orsót és a hozzá kapcsolódó kromoszómákat a donorpetesejtből, és eldobják őket. Ezután ugyanezt teszik az anya petesejtjével – azzal a különbséggel, hogy megtartják az ő orsóját és kromoszómáit. Ezeket befecskendezik a donor majdnem üres petesejtjébe. Ezután a kutatók az apa spermasejtjét adják ebbe a petesejtbe, hogy megtermékenyítsék azt.

A történet a kép alatt folytatódik

Spindle transfer

101716_TI_3parentbaby_inline2_rev.png
A tavaly született háromszülős kisfiút ezzel a technikával, az úgynevezett spindle transferrel hozták létre.T. Tibbitts; Third scientific review of the safety and efficacy of methods to avoid mitochondrial disease through assisted conception, Human Fertilisation and Embryology Authority, 2014. június

A portlandi Mitalipov úttörője volt a spindle transfernek. 2009-ben kimutatta, hogy egészséges majombébiket lehet vele előállítani. Ezek a kísérletek azt mutatták, hogy az anya mitokondriumaiból kevesebb jutott a donorpetesejtbe, mint a pronukleáris transzfer esetén. Jellemzően az átvitel legfeljebb 1 százalékot tett ki.

De Mitalipov még ennél is jobbat szeretne elérni. “Ez az 1 százalék kísért bennünket” – mondja.”

Az orsóátültetésnek van még egy lehetséges hátránya: A kromoszómák leeshetnek az orsóról. Ez túl kevés kromoszómával rendelkező embriót eredményezhet – vagy túl sok kromoszómát, ha néhány maradt a donor petesejtjében. Mindkét eset általában rendellenes fejlődést eredményez. Abból az öt embrióból, amelyeken Zhang orsóátültetést végzett, csak egy fejlődött normálisan. Ez volt az a kisfiú, aki tavaly áprilisban született.

A vizsgálatok állítólag megállapították, hogy az anyja mitokondriális DNS-ének 1 százalékát örökölte. Három hónapos korában egészségesnek tűnt. Azt azonban, hogy hosszú távon hogyan fog kinézni az egészsége, nem tudni. Amellett, hogy a mitokondriumok akár nyomokban is feldúsulhatnak, egy másik tanulmány szerint a gyermek egészségét idővel a szülők nukleáris DNS-e (amely nem a mitokondriumokból származik) és a donor mitokondriális DNS-e közötti eltérések is befolyásolhatják.

Egy ellentmondásos születés

Néhány kutató vitatja a “háromszülős” baba elnevezést. Cohen például azt mondja, hogy a kifejezés helytelen. A mitokondriális DNS nem járul hozzá egy személy tulajdonságaihoz. Érvelése szerint tehát az a személy, aki mitokondriális DNS-t adományoz, aligha “szülő”.”

Andrew R. La Barbera egyetért. Ő az Amerikai Reprodukciós Orvosi Társaság tudományos vezetője. “Egy személy emberi lénye a nukleáris genetikai anyagából származik” – mondja – “nem pedig a mitokondriális genetikai anyagából”. Tehát a mitokondriális átültetéssel fogant gyermekeknek csak két szülőjük van, állítja.

De itt nagyobb viták vannak, mint hogy mitől lesz valaki szülő. Ezen technikák ellenzői aggódnak, hogy egyiket sem tesztelték teljesen.

Darnovsky azt mondja: “Minden jót kívánunk a babának és a családnak, és reméljük, hogy a baba egészséges marad”. De amíg ezek a technikák nem bizonyulnak biztonságosnak, azt mondja: “Sok aggodalmam van ezzel a gyermekkel és az ilyen technikák alkalmazására irányuló jövőbeli törekvésekkel kapcsolatban.”

Zhangot azért is tűz alá vették, mert Mexikóba utazott, hogy elvégezze az eljárást. Amerikában a kutatóknak tilos olyan dolgokat végezni, amelyek az emberi DNS-t olyan módon változtathatják meg, hogy az generációról generációra öröklődhet. Az orsó és a pronukleáris transzfer egyaránt ezt teszi. Az aggodalom az, hogy a jövő generációinak genetikai megváltoztatása nem áll meg a betegségek megelőzésével. A politikai döntéshozók be akarták tiltani a genetikailag módosított “dizájnerbabák” előállítására irányuló törekvéseket.”

Egy szakértői testület azonban 2016 februárjában azt mondta, hogy etikus a háromszülős fiúgyermekek előállítása. De lányokat nem. Hogy miért? Az apák szinte soha nem adnak át mitokondriumokat a babáiknak. Tehát az ilyen technikával született kisfiúk soha nem adhatják tovább a donor mitokondriumát.

Egy kislány azonban? Az egy egészen más történet lenne.

Leave a Reply

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.