Профессор Уильям Дж. Кернс сообщил на ежегодном собрании Европейского общества репродукции человека и эмбриологии, что трехдневный эмбрион (так называемый эмбрион на стадии дробления) с неправильным числом хромосом (известный как "анеуплоидия") был способен выдержать "динамический процесс генетической нормализации" так что к пятому дню, когда он развился до стадии бластоцисты, он стал эуплоидным с правильным числом хромосом.
Полученные данные имеют важное значение не только для преимплантационного генетического скрининга (ПГС) во время лечения бесплодия, но и для будущего клеточного лечения стволовыми клетками при различных состояниях, от гематологических нарушений до неврологических повреждений.
Профессор Кернс, старший автор исследования, доцент кафедры гинекологии и акушерства в Медицинских учреждениях Джонса Хопкинса в Балтиморе (США) и директор Центра преимплантационной генетики Шейди Гроув, LabCorp в Роквилле (США). ) объяснил: "Появляется все больше доказательств того, что PGS с использованием клеток внешнего слоя бластоцисты, трофэктодермы, на пятый день приводит к более высоким показателям беременности, чем оценка бластомера на стадии расщепления на третий день. Есть также хорошие данные, позволяющие предположить, что существует значительное количество генетически различных клеток, существующих во многих эмбрионах на стадии дробления ?? состояние, известное как мозаицизм. Кроме того, тесты, проводимые на беременных женщинах для определения наличия генетических аномалий у развивающегося плода, показывают, что анеуплоидные клетки плацентарного происхождения относительно часто встречаются в крови плода. Эти наблюдения привели к нашей гипотезе о том, что в развивающемся эмбрионе могут существовать механизмы, которые могут заставить мозаичные эмбрионы маргинализировать аномальные анеуплоидные клетки и сохранять нормальные клетки, и, таким образом, “ генетически правильные ” по отношению к генетически нормальному эмбриону.
"Преимплантационный генетический скрининг (PGS) относится к удалению клетки из развивающегося эмбриона и оценке этой клетки на предмет всех хромосомных аномалий. Если результаты этого скрининга показывают, что эмбрион нормальный, то он либо переносится через матку, либо замораживается для использования в будущем. В случаях, когда оценка PGS дает биопсию клетки с хромосомными аномалиями, стандартной практикой является отбраковка соответствующего эмбриона."
С апреля 2010 года профессор Кернс и доктор Пол Брезина, врач акушерства и гинекологии и научный сотрудник по вопросам бесплодия в Медицинских учреждениях Джона Хопкинса, и их коллеги набрали 12 женщин, которым потребовался PGS с помощью микроматриц всех 23 пар хромосом и после прохождения через экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО), было 126 эмбрионов, которые они смогли биопсировать на третий день. (Микроматрицы – это метод быстрого сканирования больших объемов ДНК).
В своем заявлении перед конференцией доктор Брезина объяснила: "В лаборатории ЭКО все эмбрионы, подвергшиеся PGS на третий день, культивируются до стадии развития бластоцисты на пятый день, когда становятся доступны результаты PGS. В этом исследовании мы оценили все эмбрионы, которые развились до стадии бластоцисты, с задокументированными хромосомными аномалиями, несовместимыми с рождением живого ребенка из клетки, взятой у эмбриона на третий день. На стадии бластоцисты эмбрион разделился на две части; внутренняя клеточная масса (ICM), в которой есть клетки, которые будут формировать плод, и трофэктодерма (TE), в которой есть клетки, которые будут формировать плаценту. Вместо того, чтобы брать биопсию любого из этих типов клеток, мы препарировали весь эмбрион и захватили как можно больше клеток ICM и TE. Эти клетки ICM и TE были выделены в две отдельные группы. С помощью микрочипов мы проверили эти группы на хромосомные аномалии. У нас был потенциал обнаружить мозаицизм (присутствие нескольких разных клеточных линий в одном эмбрионе) примерно на уровне пяти процентов, но мы не обнаружили мозаицизма ни в одном из оцениваемых образцов ICM или TE.
"Это подчеркивает важность нашей методологии, поскольку мозаицизм не может быть исключен с помощью биопсии одной клетки каждого типа на стадии бластоцисты. Невероятно, но большая часть (64%) эмбрионов продемонстрировала полную генетическую коррекцию как в популяциях ICM, так и в TE-клетках. У других эмбрионов либо ICM, либо TE, но не оба, показали генетическую коррекцию. В третьих, как ICM, так и TE оставались ненормальными. Интересно, что во всех образцах тип аномалий, задокументированных на третий день, отличался от аномалий, наблюдаемых на более поздней стадии бластоцисты."
Из 126 эмбрионов 62 (49.2%) были эуплоидными и 64 (50.8%) были анеуплоидами на третий день; из них 43 (69.4%) эуплоидных зародышей развились до стадии бластоцисты, тогда как только 25 (39.1%) анеуплоидных эмбрионов. Из 25 анеуплоидных эмбрионов пятого дня 68% обладали эуплоидным ICM и 76% имели эуплоидный TE, а 64% имели как эуплоидный ICM, так и TE. Таким образом, 16 из 25 имели коррекцию как в ячейках TE, так и в ICM.
Профессор Кернс сказал: "Эти результаты предполагают, что в развивающемся человеческом эмбрионе происходит динамический процесс генетической нормализации. Вероятно, что существует значительный клеточный мозаицизм у многих эмбрионов на стадии дробления и что существуют механизмы, которые вызывают маргинализацию аномальных клеток, позволяя при этом расти нормальным клеткам. Однако точные механизмы, которые позволяют это сделать, в настоящее время все еще неизвестны. Существование такого процесса имеет важные последствия для развития множества научных областей."
Что касается лечения бесплодия, открытие того, что большой процент эмбрионов, считающихся аномальными на третий день, может стать нормальным на пятый день, предполагает, что во время PGS пятый день является лучшим временем для прогнозирования окончательного хромосомного статуса эмбриона, чем третий день. Кроме того, если было обнаружено, что эмбрион на третий день анеуплоиден, то эти данные предполагают, что стоит подождать и протестировать трофэктодерму на пятый день, прежде чем принимать окончательное решение о том, имплантировать ли эмбрион или выбросить его.
Результаты также имеют значение за пределами области репродуктивной медицины. Профессор Кернс сказал: "Приложения в других областях многочисленны. Основываясь на этих результатах, вполне вероятно, что некоторый уровень анеуплоидного мозаицизма чрезвычайно распространен и, возможно, является нормальной частью эмбриогенеза. В настоящее время проблемой биологии стволовых клеток является высокий уровень приобретенной анеуплоидии, который наблюдается с клеточными колониями в расширенной культуре. Рассмотрение механизма, лежащего в основе нормализации, наблюдаемой в этом исследовании в системе стволовых клеток, было бы очень полезно и может быть применено к терапевтическим подходам, основанным на клетках, с использованием стволовых клеток. Понимание таких репаративных механизмов in vitro может потенциально добавить к существующим стратегиям репарации генов и терапии трансплантации стволовых клеток. Терапия стволовыми клетками была предложена для лечения широкого круга медицинских заболеваний, от гематологических нарушений до неврологических повреждений."
Определение механизмов, управляющих процессом генетической нормализации в развивающемся человеческом эмбрионе, является следующим этапом исследований доктора Брезины и профессора Кирнса и их коллег.