Танец жизни. Новая наука о том, как клетка становится человеком
Шрифт:
Но даже в этом случае методика является субъективной. Поэтому, на мой взгляд, нам нужен объективный, быстрый и простой способ оценки потенциала развития эмбриона. Что-то подобное используется в наших исследованиях и вскоре может стать полноценной методикой.
Как многое в науке, все началось со случайного наблюдения за движениями цитоплазмы яйцеклетки вскоре после оплодотворения. Это привело нас к сотрудничеству с Крисом Грэхемом, который был моим наставником во время проведения диссертационных исследований в Оксфорде, а также с командой математиков из Оксфордского отделения зоологии.
Чтобы проанализировать это движение, Крис представил нам новую
Хорошо известно, что для развития яйцеклетки необходим нормальный уровень кальция, но до появления этой новой технологии невозможно было оценить его уровень неинвазивным путем, то есть так, чтобы это не повлияло на развивающуюся яйцеклетку. Выяснилось, что по паттернам потоков цитоплазмы (их частоте и размеру) можно предсказать, получится ли из данной яйцеклетки здоровая мышь [74]. Карлу Свану из Кардиффского университета стало любопытно, есть ли такие же потоки в человеческой яйцеклетке, — и оказалось, что есть. Это потрясающе, ведь измерение потоков — полностью неинвазивный и объективный (количественный) способ предсказать жизнеспособность яйцеклеток, оплодотворенных in vitro, и тем самым значительно улучшить перспективы ЭКО.
Следующая проблема — внедрение данного подхода в клиники ЭКО, ведь для этого нужна более совершенная микроскопия, чем та, что применяется в них сегодня. В сочетании с другими технологиями для определения здоровья эмбриона (например, изучением его метаболизма и химического состава) этот подход может оказаться бесценным в ситуации, когда понадобится решить, какой из эмбрионов лучше подсадить матери [75].
Конечно, здоровье эмбриона не гарантирует беременность. Еще одна причина низкой успешности ЭКО — проблема с имплантацией, когда эмбрион для продолжения развития должен прикрепиться к выстилке матки. Наш метод помогает оценить здоровье эмбриона, что важно, но бесполезен, когда особенности организма матери затрудняют принятие эмбриона.
Есть разногласия по поводу того, одинаковы ли шансы на развитие у эмбрионов, достигших стадии бластоцисты на шестой день культивирования in vitro, и у эмбрионов, достигших этой стадии на пятый день. Сегодня это можно проверить. Моя коллега по лаборатории Марта Шахбази в сотрудничестве с Эмре Салли, Ричардом Скоттом и его командой из IVIRMA[23] , штат Нью-Джерси, показали, что человеческие эмбрионы, достигающие стадии бластоцисты in vitro за пять дней, развиваются лучше тех, которые достигают ее за шесть. С помощью этого метода можно улучшить условия культивирования при ЭКО, если установить пока неизвестные химические сигналы, которыми в разное время пользуется эмбрион.
Для повышения успешности процедуры ЭКО определенно нужно больше новых технологий, но даже при том, что многие из них уже разработаны, надо провести больше правильно организованных клинических испытаний, чтобы выбрать наиболее эффективные [76].
Хромосомные аномалии
Следующая причина провала ЭКО — ситуация, когда используются аномальные эмбрионы,
Неспособность производить полностью нормальные эмбрионы (что определяется генетическим тестированием) для огромного количества женщин, проходящих ЭКО, означает конец репродуктивного периода. Считается, что в одних только США десятки тысяч эмбрионов могли быть отнесены к аномальным, имея лишь несколько аномальных клеток, и уничтожены, и это всего за один год [78].
По результатам многих исследований неожиданно большое количество человеческих эмбрионов содержат аномальные клетки. Такие мозаики из нормальных и аномальных клеток имеются у 30% ЭКО-эмбрионов [79]. Более того, оказалось, что женщины, проходящие ЭКО, рискуют меньше, чем принято считать, когда совершают немыслимое и имплантируют себе эмбрион, который, по результатам генетического тестирования, является мозаичным [80].
Если открытое нами самовосстановление мышиных эмбрионов верно и для человеческих, то часть (возможно, небольшая, но все же значительная, когда речь идет о родительских парах) из многих тысяч человеческих эмбрионов, отбраковываемых ежегодно, вполне могла вырасти в здоровых детей. Больно представить, сколько было таких пар, которые производили только частично аномальные эмбрионы и в итоге сдались.
Генетическое тестирование анеуплоидии подразумевает извлечение из эмбриона одной или нескольких клеток. Но если не все клетки человеческого эмбриона идентичны друг другу (как выяснилось в случае мышей), и одни клетки могут иметь больший потенциал развития, чем другие, важно, какие именно клетки берутся для тестирования. Действительно, было доказано, что биопсия эмбриона на ранней стадии снижает вероятность успешного ЭКО у женщин старшего возраста [81].
Но есть и другие проблемы, связанные с биопсией на поздней стадии бластоцисты, когда берутся клетки из трофэктодермы. Все потому, что клетки трофэктодермы не всегда отражают хромосомный состав внутренней клеточной массы, из которой развивается эмбрион [82]. Наши исследования мышиных эмбрионов показали, что, хотя во внутренней клеточной массе аномальные клетки подвергаются уничтожению путем апоптоза, в трофэктодерме подобная «зачистка» не происходит, и аномальные клетки не умирают, а просто замедляют свое деление.
Ситуация еще больше осложняется тем, что результаты тестов могут не совпадать. В исследовании описывается, как в одной лаборатории обнаружили анеуплоидию у одиннадцати эмбрионов, зато в другой такие же хромосомные аномалии были найдены только у одной пятой из этих эмбрионов, и лишь половина эмбрионов имели идентичные хромосомные профили [83]. Другими словами, многие эмбрионы, считающиеся аномальными, в действительности были мозаичными.
Благодаря этим сведениям по крайней мере некоторые клиники ЭКО меняют свою практику. Появились клиники, которые подсаживают мозаичные эмбрионы, если те выглядят нормальными, утверждая, что у эмбрионов есть шанс самостоятельно откорректироваться и развиваться как обычно. В 2017 году команда итальянских ученых сообщила о том, что перенос «аномальных» в плане набора хромосом эмбрионов может привести к здоровой беременности в зависимости от степени мозаичности и анеуплоидии [84].