Больше двух генетических родителей: такое возможно?

К шуткам о Родителе 1 и Родителе 2 все уже привыкли, а вот «Родитель 3» пока что звучит совсем невероятно. Между тем благодаря прорыву ученых «тройное» родительство становится частью нашей реальности. В статье рассказали, зачем ребенку больше двух родителей и как это вообще возможно.

Всего у нас 20 000–25 000 генов. В школе нам рассказывали, что гены «упакованы» в хромосомы и половину из них мы получаем от мамы, а другую — от папы. Но есть нюанс. 

В создании нового человека участвуют две половые клетки, их еще называют гаметами, — сперматозоид и яйцеклетка. В отличие от остальных клеток тела, гаметы несут половину набора хромосом — все они хранятся в ядрах клеток. 

Когда сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку, их ядра с хромосомами сливаются и образуют зиготу — будущий эмбрион, в котором 23 хромосомы от мамы и 23 — от папы. 

Пока что вроде бы все сходится: хромосом поровну — и генов, получается, тоже. Но если от сперматозоида эмбриону достается только ядро и его содержимое, то от яйцеклетки зародыш, помимо ядра, получает в наследство еще много другого. Например, митохондрии — органоиды клетки, которые обеспечивают ее энергией. И у этих митохондрий, оказывается, есть своя собственная ДНК. В ней всего 37 генов, но информация в них — это жизненно важная инструкция для клетки по производству энергии. Получается, что генетической информации от мамы у нас все-таки немного больше — за счет митохондриальной ДНК. 

К несчастью, ДНК митохондрий более уязвима, чем генетическая информация в ядре. Отчасти из-за соседства с реактивными молекулами клетки в митохондриальной ДНК чаще появляются мутации — ошибки в генетическом коде, которые приводят к разным заболеваниям. Под удар чаще всего попадают мозг, нервно-мышечная система и сердце — те органы, которым нужно много энергии. 

В 2016 году к врачу центра New Hope Fertility Джону Чжану обратилась 36-летняя женщина. Она оказалась обладательницей редкой мутации в митохондриальной ДНК, из-за которой двое ее предыдущих детей родились с синдромом Лея. Болезнь поражает центральную нервную систему, и большинство детей с таким диагнозом не доживают до трех лет. 

Доктор Чжан предложил семье митохондриальную заместительную терапию (МЗТ) — с помощью нее можно пересадить ядро яйцеклетки матери с «основным» набором генов в яйцеклетку донора. Перед этим из донорской яйцеклетки удаляют ядро и оставляют здоровую митохондриальную ДНК. В итоге получается эмбрион-конструктор, в котором ядерная ДНК от мужчины, ядерная ДНК от одной женщины и митохондриальная ДНК — от другой. Технически у родившегося в результате процедуры ребенка трое генетических родителей. 

Сейчас в научном сообществе выделяют три основных опасения по поводу митохондриальной заместительной терапии.

Риски, связанные с микроманипуляциями

Во-первых, ядерная ДНК — вещь довольно хрупкая, всегда есть риск повредить ее при манипуляции. Во-вторых, иногда для пересадки ядра в яйцеклетку используют экстракт вируса Сендай. И хотя он полностью очищен и вообще представляет собой только оболочку вируса, есть небольшой шанс, что генетический материал вируса попадет в эмбрион.

Кстати, доктор Чжан использовал другую технологию, без участия белков вируса — как раз чтобы избежать потенциальных рисков, — и получил здорового малыша.

Риски, связанные с переносом митохондрий

Пока что у ученых было не так много возможности отточить технику, поэтому остается риск вместе с ядром перетащить в донорскую яйцеклетку кусочки митохондриальной ДНК с мутацией от матери. Однако даже при таком раскладе риск развития болезни все равно значительно снижается.

Например, подопечному доктора Чжана передалось от матери вместе с ядром 5% митохондриальной ДНК, но после рождения в его клетках было в среднем всего 1,6% «неправильной» ДНК.

Риск несовместимости митохондриальной и ядерной ДНК

Миллионы лет эволюции ядерная и митохондриальная ДНК жили и передавались потомству рука об руку, и тут на тебе — ученые со своими современными методами оплодотворения. А вдруг две разные ДНК уже так приспособились друг к другу, что разлучать их небезопасно?

В опытах на клеточных структурах животных несовместимость ДНК приводила к задержкам развития и низкой активности химических веществ, вовлеченных в производство энергии. Попытки выявить несовместимость ядерной и митохондриальной ДНК у людей привели к противоречивым результатам.

Однако, вне зависимости от такой несовместимости, этой проблемы можно избежать, если тщательно подбирать донора — так, чтобы митохондриальные ДНК двух женщин отличались друг от друга минимально. 

Двое генетических отцов могут быть только у мышей. Ученые использовали стволовые клетки мышей-самцов, чтобы получить из них женские половые клетки и затем оплодотворить их сперматозоидами другого самца. Однако этот процесс очень сложный, а выхлоп в результате небольшой.

К примеру, стволовые клетки сначала нужно было «перепрограммировать», а затем дождаться, когда они спонтанно потеряют Y-хромосому и станут генетически «женскими». Из 840 клеток только одиннадцать потеряли «мужскую» хромосому, а всего в результате эксперимента получилось десять мышей. Так что до человеческих детей с двумя генетическими отцами еще далеко. 

Чтобы избежать проблем с законом, доктор Джон Чжан проводил процедуру в Мексике. На тот момент в стране не было правил, ограничивающих генетические манипуляции.

В 2015 году Великобритания стала первой страной, где легализовали митохондриальную заместительную терапию, но сперва нужно получить одобрение для каждого конкретного случая. В 2017 году стало известно о рождении первого ребенка с тремя родителями в Киеве. Следующей приняла эстафету Австралия — в марте 2022 года закон приняли большинством голосов в сенате.

Ученые точно постарались не зря. Они подарили множеству женщин надежду родить здоровых детей. Но, разумеется, на этой почве не могло не возникнуть этических вопросов и моральных запретов. 

Мы не можем избежать потенциальных рисков митохондриального донорства, пока не разрешим врачам применять метод на практике и собирать данные о результатах. Риски же митохондриальных болезней вполне реальны — они сокращают продолжительность жизни и существенно влияют на ее качество. Однако ответственное применение терапии и тщательный подбор доноров способны кардинально изменить жизни тысячи семей.