Czy możliwe jest uchronienie dziecka przed odziedziczeniem choroby genetycznej?

Wiele pytań odnośnie dziedziczenia, a zwłaszcza przekazywania zmutowanych genów wywołujących choroby dotychczas pozostało bez odpowiedzi. Ostatnie badania działaczy z narodowego centrum badań przy uniwersytecie zdrowia i nauki w Oregonie pochylają się nad tym zagadnieniem próbując znaleźć wyjaśnienie zachodzących procesów.

Zasadniczo naukowcy skupiają się mutacjach zachodzących w komórkach mitochondrialnych, które powodują choroby nowotworowe, cukrzycę, bezpłodność i dolegliwości neurologiczne. Rezultaty przeprowadzonych analiz pozwalają lepiej zrozumieć, które nieprawidłowości mogą być przekazywane od matki do dziecka, co z kolei prowadzi do ulepszenia diagnostyki zapobiegającej chorobom.

Prowadzenie nad poszukiwaniami objął Shoukhrat Mitalipov, który już wcześniej zajmował się kwestiami zaburzeń mitochondrialnych i ich przekazywania międzypokoleniowego. Badania zdecydowano się przeprowadzić na małpach - makakach, gdyż wykazują one duże podobieństwo do gatunku ludzkiego.

Aby uchwycić wczesne stadium rozwoju embriona, kiedy to mitochondrialne komórki są przekazywane przez matkę zarodkowi, analizy dokonano w momencie zwanym przez amerykańskich naukowców „bottleneck”. W laboratorium prześledzona została cała droga rozwoju od jajeczka przez zapłodnienie do embriona i dalej do zarodka. Następnie połączono dwa oddzielne geny mitochondrialne w jednej komórce jajowej. Co więcej, pół jajeczka pochodziło od indyjskiej odmiany makaka, natomiast drugie pół od chińskiej. Te gatunki posiadają znacząco różną sekwencję genową podobnie jak dwie odmienne rasy psów i ich genotypy mogą być traktowane osobno.

Naukowcy, którzy przypatrywali się rozwojowi połączonych i następnie zapłodnionych jajeczek odkryli ze zdziwieniem, że powiązane genotypy z proporcji 50/50 przeobraziły się w zarodek posiadający prawie 100% sekwencję genów obu ras. „ Badania ukazały, że podczas wczesnych faz rozwojowych każda indywidualna komórka embriona posiada różną zawartość procentową obu typów makaków. Jedne z nich są podzielone po połowie, u innych ta proporcja wynosi 90 do 10. Kiedy te komórki zostaną połączone w całość embriona procentowy, podział powinien średnio pozostać jednakowy jak w momencie powstawania, jednakże w późniejszych etapach transformacji w płód, proporcja genotypu może przeważyć w jedną lub w drugą stronę. W rezultacie potomstwo zawsze będzie wykazywać dominację jednej z dwóch. Nasze poszukiwania dążyły do precyzyjnego wykrycia momentu kiedy w mitochondrialnym genie następuje zmiana” tłumaczy Mitalipov.

Odkrycia sprowokowały do zadawania podstawowych pytań o dotychczasowe metody wykrywania nieprawidłowości genetycznych. Zarzucono im niewydajność i brak pewności, czy kobieta posiadająca zmutowany gen mitochondrialny przekazuje go swojemu nienarodzonemu dziecku. Obecnie, aby zdiagnozować ryzyko wystąpienia chorób genetycznych pobierano od embriona jedną z ośmiu komórek i tylko w niej doszukiwano się zmutowanego mitochondrium. Mitalipov zgodnie z wynikami swoich poszukiwań podważa skuteczność tej metody: „Wadliwość tej metody polega na tym, że komórka, którą wybierzemy może nie mieć zmian genetycznych. Jednak taka sytuacja nie oznacza, że embrion w całokształcie nie posiada mutacji. Takie podejście jest niedoskonałe, ponieważ ma miejsce na etapie, kiedy cały zarodek jest już solidnie ukształtowany”.

Przedstawione analizy udowadniają, że już wcześniejsze dokonania Mitalipova na gruncie zapobiegania przekazywania zmutowanych mitochondriów potomkom wytyczyły dobry kierunek nauce. Ponadto, ostatnie rezultaty badań przyniosły dziedzinie genetyki nowe informacje, które przyczynią się do ulepszenia metod diagnostyki genetycznej w stadium embrionalnym.

Wyniki opisanych powyżej studiów nad zmianami genetycznymi zostały opublikowane online w piśmie Cell Reports.