Заморожування яйцеклітин давно перестало бути виключно медичною процедурою. Жінки звертаються до кріоконсервації з різних причин — наприклад, через проблеми зі здоров’ям, або коли не хочуть переривати кар’єру чи прагнуть підготуватися до народження дитини фінансово.

В останні роки спеціалісти з репродуктології звертають увагу на збільшення кількості заморожування ооцитів через бажання відкласти материнство до кращих часів. Однак це має свої мінуси, кажуть фахівці. У відповідь на запит зростає ціла індустрія, яка допомагає жінкам оцінити, покращити чи подовжити свою фертильність. Дані свідчать, що заморожування яйцеклітин, тестування фертильності та консультації перед зачаттям, стають все популярнішими, а деякі компанії навіть пропонують їх своїм працівникам як бонус. Прогнозують, що до 2025 року глобальний ринок тестів на фертильність становитиме 680 млн доларів проти 472 млн доларів у 2020 році.

Жіноча фертильність значною мірою залежить від віку, найактивніший жіночий період триває в середньому до 35 років. При досягненні критичного віку, коли різко знижуються шанси народження дитини, заморожування яйцеклітини може зберегти опцію завагітніти у майбутньому. Кріоконсервація має багато переваг, але також може створювати хибне почуття безпеки.

У 2017 році британське управління із запліднення та ембріології людини (HFEA) виявило, що з усіх яйцеклітин, розморожених у Британії з 2013 року, лише 15% були запліднені. З них тільки 13% прижилися та закінчилися вагітністю. Дані американських медиків більш оптимістичні. Вони кажуть, що приживаються близько 39% (тобто дві-чотири клітини з десяти).

За матеріалами https://www.bbc.com/

Вчені віднайшли новий білок, що був названий на честь грецької богині материнства, та який бере участь у процесі злиття сперматозоїдів та яйцеклітин.

Нещодавно вчені вивчили новий білок, що знаходиться на поверхні яйцеклітин людини, ьа який бере активну участь у злитті сперматозоїдів та яйцеклітин. Так, професор Гаррі Мур з Університету Шеффілда, який є головним дослідником дослідження, заявив, що нові результати можуть допомогти з’ясувати причини незрозумілого безпліддя. Він додав, що на основы нових досліджень можуть бути розроблені тести для прогнозування безпліддя.

Дослідники з Великобританії, Чехії та Японії в рамках дослідження прикріпили 13 мільйонів різних білків (так званих пептидів) до поверхні синтетичних мікрогранул. Кожна структура була приблизно такого ж розміру, як людська яйцеклітина, та була прикріплена до іншого білку. Коли вчені поєднували людську сперму з цими утвореннями, вони виявили, що лише менше 1 із 1000 білкових структур поєднувалася зі сперматозоїдами. Надалі команда змогла винайти білок, який прикріплявся до поверхні яйцеклітини.

Додаткові експерименти показали, що новий білок присутній на поверхні яйцеклітини людини, а дослідження з яйцеклітинами хом’яка показала, що якщо цей білок заблокований, наприклад антитілами, сперматозоїди не зможуть злитися з яйцеклітиною. Важливість нового білку також була підкреслена іншими експериментами.

Нове дослідження підтвердило попередні висновки про те, що сперматозоїди спочатку пов’язуються з різними білками на поверхні яйцеклітини, а згодом потрапляють до яйцеклітини.

Дослідники з Інституту біомедичної інженерії та технологій у місті Сучжоу, Китай, підключили штучний інтелект для культивування ембріонів. У майбутньому, можливо, така технологія може позбавити жінок необхідності виношувати дитину — плід буде безпечніше і ефективно рости поза жіночим тілом у штучній матці.

Штучна матка, або «система для довгострокового культивування ембріонів», є контейнером, в якому зародки можуть рости і розвиватися в ємностях, наповнених поживними розчинами.

Китайські вчені припускають, що ця технологія перевершила своїх попередників-людей, оскільки працювала з більш високою точністю. Так, технологія використовує фотографування зображень різної глибини, що дозволяє виявляти найменші ознаки змін і точно коригувати кількість вуглекислого газу, живильних розчинів, що надходять, і точно регулювати вплив навколишнього середовища.

Система також може сортувати ембріони за їхнім станом та потенціалом розвитку. Коли у зародка розвивається серйозний дефект чи він зупиняється у розвитку, технологія сповістить звідси. Технологія також вміє виявляти нові прояви змін та самонавчати, що може прискорити оптимізацію та ітерацію технологій довгострокового культивування ембріонів у штучних системах.

Число новонароджених у деяких країнах світу скорочується, тому широке та обґрунтоване застосування даної технології може бути корисним та перспективним.

Донедавна вважалося, що мітохондрії успадковуються нащадками лише матері. Автори нової статті в PNAS досліджували пацієнтів з підозрою на мітохондріальні захворювання та виявили в їх клітинах суміш батьківських та материнських мітохондрій. Механізми такого спадкування поки що невідомі, але сам факт його існування може виявитися вкрай корисним для клінічної діагностики.
Мітохондрії — це бактерії, що оселилися всередині предка сучасних еукаріотів в обмін на забезпечення його енергією. З того часу вони втратили більшість своїх генів — у мітохондрій людини їх залишилося всього 37 — проте генетикам відома ціла низка захворювань, що визначаються мутаціями мітохондріальної ДНК. Подібно до більшості інших генетичних захворювань, мітохондріальні хвороби проявляються системно, а їх симптоми розкидані по всьому організму (наприклад, синдром діабету та глухоти). Найсильніше від нестачі енергії страждають м’язи та нерви, тому мітохондріальні хвороби часто проявляються як міопатії чи нейропатії (наприклад, синдром Лея чи нейропатія Лебера). Лікування в більшості випадків поки що не розроблено, вдається лише іноді впоратися з окремими симптомами.
Один із можливих шляхів боротьби з мітохондріальними захворюваннями — технологія «дитини від трьох батьків». Більшість мітохондрій (а ще зовсім недавно вважалося, що взагалі все) переходять до дитини від матері, тому що при заплідненні сперматозоїд привносить у яйцеклітину лише ядро та одну з центріолей. Отже, якщо мати хвора на мітохондріальне захворювання, врятувати дитину можна за допомогою донорських здорових мітохондрій. Тому можна, наприклад, пересадити ядро яйцеклітини матері в цитоплазму яйцеклітини донора (видалив її власне ядро, звичайно ж), а потім запліднити in vitro отриманий сперматозоїдом гібрид батька. У світі вже мешкає кілька дітей, які народилися внаслідок застосування цієї технології. Але її ефективність доведена не остаточно: у деяких випадках частина мітохондрій з мутаціями може потрапляти до гібридної яйцеклітини та розмножуватися в ній.
Однак у статті групи вчених з наукових установ США, Китаю і Тайваню, опублікованій в журналі PNAS, було показано, що спадкування мітохондрій може відбуватися не виключно по материнській лінії, і різні люди можуть виявлятися гібридами. Такий стан, при якому в клітині є сусіди органели з відмінностями в послідовностях ДНК (у тому числі — від різних батьків), називають гетероплазмією. Її раніше виявляли у дріжджів, мишей та овець, але з людиною ситуація залишалася неясною. Тільки в одній роботі 16-річної давнини було описано випадок пацієнта, у якого достовірно виявили батьківську мітохондріальну ДНК, але чомусь лише у м’язовій тканині. З того часу жодних свідчень успадкування мітохондрій по батьківській лінії здобути не вдавалося.

Автори статті, що обговорюється, досліджували пацієнтів генетичної клініки з підозрою на мітохондріальні захворювання. Перший пацієнт (вони називають його А) страждав на втому, м’язову слабкість і болями — характерна для мітохондріальних хвороб симптоматика. В однієї з його сестер була затримка промови, у діда — серцевий напад, а в матері — нейропатія, проте в жодному разі лікарі не запідозрили мітохондріальних причин. У процесі секвенування ДНК виявилося, що у пацієнта А немає жодних характерних мутацій, але надзвичайно високий рівень гетероплазмії: 21 варіант послідовності зустрічався приблизно у 60% мітохондрій клітини, і ще 10 варіантів – 40%. Така сама ситуація виявилася й у найближчих родичів пацієнта А: сестер та матері. Виходить, що мати пацієнта А успадкувала мітохондрії від обох батьків, а потім передала всю цю суміш дітям (без участі мітохондрій їхнього батька). Секвенування мітохондріальних ДНК інших членів сім’ї показало схожу картину. Ще у двох гілках того ж сімейства матері успадкували мітохондрії від обох батьків, а потім передали цю гетероплазмію дітям без батьків.
Пізніше автори статті виявили ще двох пацієнтів із схожими сімейними історіями. Пацієнт В — дорослий чоловік із затримкою розвитку, хронічною втомою, діабетом та вродженою пороком серця. Пацієнт С — доросла жінка з синдромом Гійєна-Барре (аутоімунне ураження нервової системи), хронічною втомою, розсіяними болями та епізодичними нападами лихоманки. У їхніх сім’ях простежується схожа картина наслідування: деякі діти успадковують від кожного з батьків за комплектом мітохондрій (зафарбовані чорним). Якщо ці діти жіночої статі, то далі вони передають потомству лише суміш батьківських мітохондрії (зафарбовані штрихуванням), до них не приєднуються мітохондрії чоловіка. Якщо ж ці діти чоловічої статі, їх діти часто теж отримують суміш мітохондрій від обох батьків.
Зрозуміти, як таке можливо, допомагають сучасні уявлення про процес запліднення. Сперматозоїд зливається з мембраною яйцеклітини, «впорскуючи» всередину ядро, центріоль і неминуче – невелику частину цитоплазми. Кожна клітина містить безліч мітохондрій – сотні чи тисячі, залежно від розміру. Тому невелика кількість мітохондрій може потрапити до яйцеклітини разом із цитоплазмою сперматозоїда. Так відбувається у багатьох живих організмів, але, як правило, батьківські мітохондрії після цього із зиготи зникають. Це може відбуватися у різний спосіб: наприклад, за допомогою аутофагії (як у нематоди C. elegans) або травних вакуолей — лізосом (як у мишей). Як саме батьківські мітохондрії гинуть у зиготах людини, ми досі не знаємо. Але можна припустити, що якась мутація робить їх стійкими до цього процесу і тоді вони починають передаватися нащадкам. Таке формулювання — «мутація, яка допомагає виживати мітохондріям батька» — допомагає пояснити те, що ми бачимо в родоводів: якщо мутацію успадковує хлопчик, то він з великою ймовірністю передає свої мітохондрії дітям, якщо мутацію успадковує дівчинка, вона передає тільки власні мітохондрії ( тобто суміш мітохондрій своїх батьків).
Щоправда, тут є ще одна важлива деталь. Сперматозоїд значно менше яйцеклітини, і навіть якби всі його мітохондрії потрапили всередину при заплідненні, вони склали б менше відсотка від усіх мітохондрії зиготи. Тим не менш, у пацієнтів з статті, що обговорюється, знаходять десятки відсотків батьківських мітохондрій. Отже, окрім здатності виживати в цитоплазмі яйцеклітини, вони мають набути здатності активно розмножуватися, щоб скласти конкуренцію материнським мітохондріям та потіснити їхні позиції. Таким чином, йдеться, швидше за все, про вигідне поєднання кількох мутацій.
Було б передчасним стверджувати, що ця робота зробила революцію в генетиці мітохондріальних захворювань, не кажучи вже про побудову мітохондріальних дерев та пошук мітохондріальної Єви. Все ж таки йдеться лише про три підтверджені випадки, і можна припустити, що подібний тип успадкування зустрічається досить рідко і навряд чи робить істотний внесок в еволюційний процес. Однак це привід поставитися уважніше до діагностики та лікування мітохондріальних хвороб. Як мінімум, при отриманні дитини від трьох батьків корисно враховувати, що у неї може виявитися вже не подвійний, а потрійний комплект мітохондрій.

Джерело: S. Luo, C. A. Valencia, J. Zhang, N.-C. Lee, J. Slone, B. Gui, X. Wang, Z. Li, S. Dell, J. Brown, S. M. Chen, Y.-H. Chien, W.-L. Hwu, P.-C. Fan, L.-J. Wong, P. S. Atwal, T. Huang. Biparental Inheritance of Mitochondrial DNA in Humans // PNAS. 2018. DOI: 10.1073/pnas.1810946115.

Американський стартап Genomic Prediction розробив тест LifeView на визначення генетичних схильностей та розумових здібностей ембріона. Стартап пропонує тест парам, які планують ЕКЗ, повідомляє MIT Technology Review з посиланням на компанію.

Genomic Prediction стверджує, що ДНК може визначити схильність ембріона до 11 хвороб і спрогнозувати низький рівень інтелекту дитини. Тест
буде проводитися перед імплантацією ембріона у матку.

Дослідження проводиться на кількох клітинах, вилучених з ембріона перед ЕКЗ. Genomic Prediction вимірює ДНК ембріона у кількох сотнях тисяч генетичних позицій. Після цього фахівці формують статистику, за якою можна визначити ймовірність захворювання дитини на пізніших етапах життя.

Стартап складає «табель з оцінками» для ембріонів, за допомогою якого майбутні батьки можуть вибрати дитину. Результати містять оцінки схильності до діабету, інфаркту та п’яти видів раку.

Поки що прогнозування здоров’я — основний результат таких тестів. Що стосується майбутніх розумових здібностей дитини, поки компанія попереджає, що тут може прогнозувати тільки розумову і IQ нижче 70 балів.

При цьому стартап не дає жодних гарантій. У юридичній відмові від відповідальності йдеться про те, що тестування «НЕ є діагностичним».

Опитані виданням дослідники розкритикували розробку компанії.

Безвідповідально вважати, що наука перебуває у тому етапі, коли ми можемо точно передбачити майбутнє ембріона. Такої науки просто ще нема.

У травні 2019 року Єврейський університет в Єрусалимі опублікував доповідь про те, що ефективність таких тестів низька. Автори дослідження дійшли висновку, що полігенний
метод для визначення найвищої або найрозумнішої дитини в групі ембріонів допоможе визначити різницю лише в 2,5 см або три бали IQ.

Компанія працює над проектом з 2017 року, доки він на попередній стадії, але вже є перші клієнти. Їхню кількість стартап не розкриває. Найближчим часом Genomic Prediction планує подати дослідження за першими результатами. Центри репродукції поки що не користуються послугами компанії. Майбутні батьки дізнаються про компанію від знайомих, новин або листівок Genomic Prediction у лікарів. У жовтні 2019 року компанія представила свою розробку на щорічній зустрічі лікарів-репродуктологів у Філадельфії. Рекламний банер на стенді говорив: «У неї усмішка та вуха твого партнера. Тільки без ризику захворювання на діабет».

Компанія хоче зробити безпліддя більш доступним і автоматизувати процес.

Компанія Mojo має намір займатися лікуванням безпліддя за допомогою штучного інтелекту та робототехніки, повідомляє TechCrunch з посиланням на компанію.

Також Компанія хоче зробити лікування безплідності доступнішим, використовуючи ШІ та робототехніку при аналізі, селекції та заплідненні, що може знизити витрати клінік репродукції.

ШІ відповідає за оцінку якості сперми та яйцеклітини, а роботи – за оперативне та точне проведення ЕКЗ. Таким чином, повністю автоматизуються процеси, щоб процедура виконувалася швидше, краще та надійніше, ніж сьогодні.

В даний час вибір сперматозоїда та яйцеклітини для запліднення робиться випадковим чином, а частка успішних операцій ЕКЗ становить до 25-30%. Стартап Mojo очікує, що її технологія, що дозволяє оцінити якість біоматеріалів перед заплідненням, може покращити ефективність процедур ЕКЗ до 75% до 2030 року. Перший продукт компанії під назвою Mojo Pro (обладнання та програмне забезпечення для аналізу якості сперми) поки що знаходиться на стадії сертифікації в Євросоюзі. Mojo планує випустити Mojo Pro восени 2020 року.

Microsoft та SRL Diagnostics розробили інструмент на базі штучного інтелекту, який допомагає виявляти рак шийки матки. Зазначимо, сама система не ставить діагноз, остаточне рішення, як і раніше, ухвалюють кваліфіковані лікарі. Однак ШІ-система здатна швидко проаналізувати дані множини пацієнтів і виділити серед них групу ризику, яку вже належить докладніше діагностувати профільним лікарям.

Команда спеціалістів навчила ШІ визначати ознаки раку, забезпечуючи його «тисячами» анотованих зображень мазка з шийки матки, щоб допомогти виявити аномалії (включаючи приклади передракового стану), які потребують більш пильної уваги фахівців. Потім лікарям потрібно буде уважніше вивчити ті матеріали, які викликають реальне занепокоєння.

Розроблена система вже готова до попереднього внутрішнього тестування в SRL Diagnostics. Поки що вона не використовується у повсякденній практиці. Тим не менш, це вже певний результат проти інших систем діагностики раку з урахуванням ШІ, які зазвичай є лише експериментами.

Зазначимо, рак шийки матки є досить поширеним захворюванням. В одній лише Індії щорічно від цього захворювання вмирає близько 67 тис. жінок. У всьому світі смертність від цього різновиду раку перевищує чверть мільйона жінок на рік. За даними ВООЗ, рак шийки матки посідає сьоме місце серед найпоширеніших видів онкологічних захворювань серед жінок Європейського регіону. Він посідає сьоме місце як за поширеністю (11,2 на 100 тис. населення), і за смертністю (3,8 на 100 тис. населення). В Україні ці показники ще гірші – четверте місце за поширеністю (17,1 на 100 тис. населення) та третє – за смертністю (6,6 на 100 тис. населення). Незважаючи на свою широку поширеність, існує не так багато лікарів, які здатні обробляти мазки Папаніколау і допомагати жінкам своєчасно виявляти недугу. Ситуація сумніша у країнах, де населення найчастіше позбавлене нормального медичного обслуговування, а масова діагностика утруднена. Лише компанія SRL Diagnostics отримує для діагностики понад 100 тис. зразків на рік. У цьому 98% їх містять ознак патології, але їх вивчення потрібно задіяти кваліфікований медичний персонал. Тепер же ШІ дозволить лікарям зосередитися лише на 2% проблемних зразків та допомогти жінкам своєчасно розпочати лікування.

Китайські ембріологи навчилися видобувати яйцеклітини з допоміжних клітин яєчника миші. Вони продемонстрували, що такий метод безпечний для геному клітин і дозволяє отримати повністю життєздатне потомство. Навряд чи він замінить яйцеклітини тим, у кого вони з якихось причин не виробляються, але теоретично може допомогти людям з зниженою фертильністю або тим, хто задумав собі «дитину на замовлення» (робота була опублікована в журналі).

Після того, як японські вчені Такахаші та Яманака придумали технологію репрограмування соматичних клітин в ембріональні, з’явилася ідея лікувати таким чином безплідність. Адже якщо з будь-якої клітини тіла можна отримати будь-яку іншу, то можна вирощувати сперматозоїди і яйцеклітини для тих, у кого їх з якихось причин недостатньо. Такі роботи справді з’явилися, проте ефективність перепрограмування та вирощування статевих клітин, як, втім, і будь-яких інших, все ще невелика.

Крім того, класичні методи репрограмування передбачають генетичну модифікацію клітин. У них необхідно впровадити «чинники Яманакі» — транскрипційні фактори, які змінюють експресію генів у клітинах, і найзручніше це робити за допомогою вірусних векторів. Для всіх інших типів клітин цей метод підходить, але не для статевих: віруси можуть внести якісь зміни в геном, який може потім позначитися на здоров’ї потомства.

Тому група дослідників під керівництвом Лінь Ліу (Lin Liu) з Нанькайського університету спробувала перепрограмувати клітини мишей за допомогою так званих «малих молекул» — сигнальних небілкових речовин. Вчені припустили, що такий метод репрограмування дозволить отримати безпечні з генетичної точки зору статеві клітини.

В якості джерела матеріалу для репрограмування дослідники вибрали гранульозу — це клітинна оболонка, яка оточує яйцеклітину всередині фолікула і виходить разом з нею в яйцевод під час овуляції. Вчені підібрали дві речовини, Y27632 та кротонову кислоту, які дозволили досить ефективно перепрограмувати клітини гранульози (на виході вийшло 27 клітинних ліній проти 7 — якщо перепрограмувати методами, які описували інші автори). Отримані хімічно індуковані плюрипотентні стовбурові клітини (так з назвали автори) мали всі властивості ембріональних клітин: диференціювалися в різні клітинні типи і утворювали пухлини з різних видів тканин (тератоми), якщо ввести їх в організм.

Потім вчені сформували з одержаних стовбурових клітин яєчники: для цього їх змішали з клітинами-попередниками яєчників із зародків миші і підсадили дорослим мишам під капсулу нирки. Там сформувалися повноцінні яєчники з яйцеклітинами із репрограмованих клітин. Дослідники підтвердили, що в цих яйцеклітинах запускається поділ (мейоз), не виникає хромосомних аномалій, а тіломери стають довшими, ніж в навколишніх клітинах (це необхідний процес для формування статевих клітин, яким ще належить багаторазово ділитися), а більше ніж у стандартної культури ембріональних стовбурових клітин (не більше 10).

Нарешті, щоб перевірити функціональність цих яйцеклітин, їх витягли з-під капсули нирки і in vitro запліднили сперматозоїдами миші. Ефективність запліднення була 40-50%. Деякі з одержаних зародків підсадили мишам, у результаті народилися п’ять повністю життєздатних мишенят. Четверо з них дожили до дорослого віку і принесли повноцінне потомство.

Ефективність нового методу репрограмування, як і у попередніх, виявилася не дуже високою. З одержаних і підсаджених сурогатним матерям 171 ембріонів прижилися лише п’ять. Тим не менш, у всіх випадках ученим вдалося підтвердити безпеку процедури та генетичну цілісність перепрограмованих яйцеклітин.

Самі автори роботи зазначають, що навряд чи цей метод допоможе боротися з безпліддям — адже для нього потрібні клітини гранульози, які найзручніше отримувати при овуляції разом з яйцеклітиною. Тим не менш, за його допомогою можна було б збільшити кількість яйцеклітин, доступних для екстракорпорального запліднення, що допомогло б впоратися з проблемою зниженої фертильності.

Раніше стало відомо про те, як ембріологи намагаються виростити ембріони без яйцеклітини — наприклад, нещодавно ембріоноподібну конструкцію вдалося отримати з соматичної клітини. Однак поза організмом матері такі зародки живуть не дуже довго — а людські ембріони і зовсім не можна вирощувати довго.

https://www.insideedition.com/woman-has-miracle-baby-after-having-her-fallopian-tubes-removed-53884

 

У технологий эмбрионального геномного редактирования (например, CRISPR-Cas9), которые позволяют найти в геноме нужный ген и удалить или отредактировать его, присутствует непростой этический контекст. В данное время эксперименты над геномом человека разрешены только в нескольких странах (например, в Китае и Великобритании).

Британский консультационный орган по биоэтике (Nuffield Council on Bioethics) наконец пришел к выводу, что с морально-этической точки зрения редактирование человеческого генома является допустимым, хотя и с рядом оговорок. Эта организация, оценивающая этическую сторону новых технологий, призвала правительство выработать социально-правовые нормы в отношении законодательства, связанного с редактированием генома половых клеток, что должно ускорить развитие генной инженерии.

Ранее совет по этике рекомендовал использование генома третьего человека, но только для замены неисправного кода в митохондриях клетки. Это привело к серьезному обсуждению в парламенте Великобритании и к изменениям в законодательстве.

Однако полное редактирование генома запрещено. На сегодня считается этичным и разрешено во многих странах выращивание эмбрионов человека исключительно для исследовательских целей в искусственной среде, и на срок не более 14 дней, после чего все выращенные материалы нужно уничтожить.

Противниками данной технологии поднимается тема «дизайнерских детей» и появления «конструктора детей», который якобы позволит выбрать цвет кожи, особенности тела и прочие характеристики организма.

 

Heritable genome editing: action needed to secure responsible way forward

 

Генное редактирование — лучший, а иногда единственный способ вылечить врождённое заболевание, пишут авторы научной работы, которая опубликована 23 сентября 2017 года в журнале Protein & Cell. Оно не только излечивает конкретного человека, но и предотвращает передачу неправильных генов следующим поколениям.

 

Авторы научной работы — из главной лаборатории генной инженерии Министерства образования, главной лаборатории биоконтроля и исследований здорового старения, главной лаборатории репродуктивной медицины провинции Гуанчжоу и Школы естественных наук (все — Китай), а также департамента биохимии и молекулярной биологии Медицинского колледжа Бейлора (Хьюстон, США).

 

Как и другие исследовательские группы, в данном случае для генного редактирования учёные поначалу пытались применить известный метод CRISPR/Cas9 в сочетании с гомологично направленной репарацией клеток (homology directed repair, HDR) в трёхъядерных зиготах и диплоидных зиготах, но этот метод пока трудно использовать в реальных условиях по причине низкой эффективности и нежелательных неожиданных гомологических рекомбинаций. Поэтому исследователи использовали усовершенствованную технику, которая показала высокую эффективность. Они применили редактор оснований (base editor) на основе системы CRISPR/Cas9 и цитидиндезаминазы (rAPOBEC1).

 

Любопытно, что программируемое редактирование цепочек ДНК с помощью такого редактора изобретено в США и описано в литературе (2016). Редактор позволяет очень точно и надёжно заменять в макромолекуле ДНК одиночные основания C на T, а основания G на A. Но американские исследователи не смогли проверить своё изобретение на человеке, так что знамя подхватили китайские коллеги.

 

В рамках этого эксперимента генетики сумели избавить человеческий эмбрион от врождённого генетического заболевания бета-талассемия — это довольно распространённое генетическое заболевание в странах Средиземноморья, на Ближнем Востоке, в Индии, Центральной и Юго-Восточной Азии. Большая бета-талассемия возникает при наличии мутаций в обоих аллелях гена бета-глобина. В отсутствие или при резком уменьшении производства бета-цепей гемоглобин А вытесняется гемоглобином F. При отсутствии лечения пациента с большой бета-талассемией обычно не доживают до пяти лет. Единственные варианты для них — аллогенная трансплантация костного мозга или постоянные переливания крови на протяжении всей жизни, но и в этом случае они часто страдают от сопутствующих заболеваний.

 

Учёным хорошо известно, что ген бета-глобина находится на 11 хромосоме в позиции p15.5, а вылечить заболевание можно простой коррекцией базовых пар в этом гене на уровне зародыша, что и сделали китайские исследователи. Поскольку в реальных условиях трудно найти эмбрион с таким заболеванием, то учёные сделали 20 клонов из клеток кожи пациента. По итогу эксперимента успешная замена основания G на основание A в одной или двух аллелях удалось осуществить у 8 из 20 клонов. Такая эффективность пока недостаточна для клинического использования, но она превышает эффективность других методов генного редактирования.

 

Такой способ редактирования представляет собой существенный прогресс по сравнению с обычным генетическим редактированием, потому что замена отдельных оснований ДНК — это сверхточный метод точечного редактирования. Благодаря этому группа китайских генетиков впервые в мире сумела устранить рецессивную мутацию, которая вызвана двумя сбойными копиями одного гена, то есть мутациями в обоих аллелях. Это значительное достижение, которое открывает совершенно новые перспективы перед медициной.

Журнал Nature пишет, что учёные из разных стран опубликовали в научной прессе уже восемь работ по генетическому редактированию человеческих зародышей, из них пять — за последние два месяца. Никто не позволил зародышу расти более 14 дней по этическим соображениям.

Ученые при помощи 3D-печати смогли воссоздать функционирующие яичники, с помощью которых стерильная мышь смогла родить здоровых мышат. Биопротезы яичников представляли собой пористій каркас из желатиновых чернил, заполненный фолликулами с незрелыми яйцеклетками. С их помощью удалось восстановить производство гормонов и фертильность у мышей.

В тестах на мышах, у которых один яичник был удален хирургически, ученые обнаружили, что биоимплантаты яичников, подключенные к системе кровообращения, в течение недели приживались и продолжали поставлять яйцеклетки естественным путем через поры желатиновых структур. Из семи мышей, которые спарились после добавления биопротеза, у троих получилось здоровое потомство.

Чем яичники могут отличаться от других трехмерных 3D-печатных структур? Каркас биопротеза представляет собой желатин — биологический гидрогель, полученный из разрушенного коллагена, который безопасен для использования на людях. Существует ряд условий, при которых можно разработать биопротез, который не будет отторгаться живым организмом. Он должен быть сделан из органических материалов, которые были бы при этом достаточно жесткими, чтобы биопротез можно было успешно имплантировать, но в то же время достаточно пористыми, чтобы естественно взаимодействовать с тканями тела.

Трехмерная печать в данном исследовании осуществлялась путем сложения волокон желатина, чтобы контролировать расстояние между ними, а также взаимоотношения между слоями, что позволяет конструировать биопротез подходящего размера и формы. Решетки биопротеза яичников были напечатаны из желатиновых пластин. Размер и положение отверстий в структурах контролировалось, для размещения десятков фолликулов. Зрелые яйцеклетки далее высвобождались из биопротезов, как это происходит при нормальной овуляции. Такая геометрия яичников осуществляет гормональную поддержку незрелых яйцеклеток. Это первое исследование, которое демонстрирует, что архитектура биопротезов влияет на выживаемость фолликулов.

Печать биопротезов для мышей — не конечная стадия исследования. Биопротезирование яичников должно помочь восстановить фертильность и выработку гормонов у молодых женщин, чья репродуктивная система была повреждена в результате различных болезней или состояний.Нередко у таких женщин яичники перестают функционировать, и пациенткам требуется регулярная заместительная гормональная терапия.

Ученые и раньше создавали искусственные яичники для животных, но это первая представленная работа, в которой использовалась технология 3D-печати, однако пока неясно, будет ли такой подход так же эффективен у людей, так как фолликулы у человека отличаются от мышиных.

Таким образом, можно констатировать, что достижения трехмерной печати уже трансформируют некоторые передовые отрасли медицины, позволяя врачам сорздавать детали организма, которые непосредственно могут быть имплантированы пациентам.

Как показали исследования, «искусственная матка» обеспечила нормальное развитие сильно недоношенных ягнят. Клинические испытания подобного устройства для недоношенных человеческих плодов планируются  в течение 5 лет.

 

В научном журнале Nature Communications вышла статья, где рассказывается об успешных испытаниях «искусственной матки» – внутри нее в течение четырех недель американские ученые выращивали недоношенных ягнят. Если дальнейшие эксперименты будут удачными, то уже через три-пять лет начнутся исследования с участием людей. То есть, в будущем разработка может спасти не одну жизнь. Правда, есть несколько сомнений, но о них позже.

Развитие млекопитающих в утробе матери — сложнейший процесс. Да, мы все к нему привыкли и примерно знаем, что происходит во время развития плода — будь то человек или тушканчик. С давних пор ученые задаются целью вырастить живое существо вне матки, в искусственной среде. Активно этой проблемой занимаются лет двадцать. Некоторые специалисты близки к решению этой задачи. Группа специалистов из Детской больницы Филадельфии (Children’s Hospital of Philadelphia) разработала способ выращивания млекопитающих в искусственной матке.

Этот метод уже проверен и, насколько можно понять, неплохо работает. В лаборатории участников проекта — не один, а сразу восемь ранних плодов (ягнята), которые продолжают расти и развиваться. Их легкие, мозг и другие органы увеличиваются в размере и постепенно приближаются к норме для новорожденных. Ягнята уже открывают глаза, начинают делать глотательные движения — в общем, все то, что делают и обычные животные, которые еще не родились, а находятся в матке овцы. Возможно, говорят ученые, в будущем этот способ поможет без риска для здоровья «донашивать» преждевременно родившихся младенцев в искусственной среде. Это нужно, если по каким-то причинам мать не может выносить ребенка в срок естественным способом.

«Думать, что вы можете взять эмбрион, позволить ему развиться и поместить в искусственную матку для достижения стадии рождения — чистой воды фантастика», — говорит Алан Флейк, фетальный хирург Детской больницы Филадельфии. По его словам, пока что реальность — это возможность довести ранний плод до стадии рождения. О том, чтобы провести процесс развития зародыша от стадии эмбриона до стадии рождения, думать еще слишком рано.

Созданная учеными «искусственная матка» представляет собой пластиковый пакет, заполненный аналогом амниотической жидкости (околоплодных вод). Кислород и другие необходимые вещества плод получает через «пуповину». В рамках исследования специалисты из Детской больницы Филадельфии поочередно поместили в такую систему восемь ягнят, которых извлекли из матки овцы на 15–17-й неделях развития (в норме беременность у овец длится 21 неделю). Внутри искусственной матки животные успешно провели четыре недели.

Конструкция устройства; внизу — один и тот же ягненок, помещенный в Biobag после 107 дней вынашивания, через четыре и 28 дней пребывания в нем.

Поскольку важно было понять, как плод развивался, после извлечения из пакета животных умерщвляли с последующим проведением вскрытия. Но к одному ягненку у исследователя возникла привязанность, поэтому его отправили на ферму. Результаты вскрытий показали, что развитие плода в искусственной матке проходило хорошо.

Для людей эта технология имеет огромное значение. Сейчас при рождении на 24-й неделе беременности шансы недоношенного ребенка на выживание — 50 на 50. Современное медицинское оборудование и лекарства, применяемые в таких случаях, могут нанести ребенку большой вред, но врачи вынуждены идти на риск, поскольку другого варианта нет.

Несмотря на успешные испытания на ягнятах, до появления коммерческой системы для людей еще далеко и еще не факт, что такова будет создана вообще. Человеческий организм имеет множество отличительных особенностей и теоретически создать искусственную матку для недоношенных детей будет гораздо сложнее, чем для животных. К тому же это уже далеко не первая попытка имитировать условия жизни в матке — предыдущие провалились.

Что касается искусственной матки, то она больше всего похожа на вакуумную упаковку, если смотреть со стороны. Но на самом деле, у этой системы есть все те элементы, которые присущи и матке у живых, вполне настоящих и реальных овец. Внутри нее — раствор, в котором плавает плод. Этот раствор выводит вредные вещества из организма ягненка, одновременно обеспечивая газообмен.

Саму искусственную матку ученые назвали Biobag. Собственно, это действительно биосумка, ни больше, ни меньше. Флейк утверждает, что в скором времени метод, разработанный в больнице, поможет спасать жизни недоношенным детям. Недоношенность, по его словам — это одна из наиболее частых причин гибели детей. Недоношенными рождаются около 10% детей, которые рождаются ранее 37 недели беременности. 6% детей рождаются еще раньше — до достижения 28-й недели беременности. Собственно, чем больше времени у преждевременно родившегося ребенка остается до нормального срока рождения, тем меньше у него шансов остаться в живых.

Ученые разработали несколько достаточно эффективных методов для поддержания жизни у недоношенных детей. Но эти методы все же нельзя назвать слишком уж эффективными и 100% надежными. Причем многие дети, родившиеся раньше срока и выжившие, страдают рядм заболеваний из-за побочных эффектов современных методов донашивания. Требуется что-то иное. И этим иным может стать метод, который создали Флейк с коллегами. Конечно, сейчас никто им не позволит проводить опыты на детях. Но на животных опыты проводить можно, чем специалисты и занимаются большую часть времени. Если бы способ искусственного выращивания раннего плода млекопитающих был бы доработан, то следующим этапом можно было бы сделать помощь людям.

Одна из основных задач, которые стоят перед специалистами, которые занимаются созданием искусственной матки — разработка системы циркуляции жидкостей и газов, которая могла бы заменить собой естественный аналог. Кроме того, нужно проработать еще и снабжение растущего организма кровью, что означает создание системы насосов, способных поддерживать нормальное давление в кровеносной системе плода.

Но Флейк с коллегами пошли по другому пути. Они разработали оксигенатор особого типа, подключили его к кровеносной системе плода и кровь теперь свободно циркулирует по этой системе. Насосов в ней нет, работающее сердце плода выполняет роль этого насоса и вполне успешно.

Еще одна проблема — это инфекции. Нельзя допустить риска заражения плода, у которого иммунитета еще нет, либо он крайне слаб. В этом случае используются специальные помещения с минимальным содержанием микроорганизмов в воздухе и на поверхностях. Как уже говорилось выше, токсины из тела плода выводятся при помощи специальной жидкости, которая одновременно снабжает ткани тела кислородом.

Тем не менее, если дальнейшие эксперименты окажутся успешными, недоношенных детей смогут перемещать после кесарева сечения в искусственную матку на срок до четырех недель для дальнейшего развития в условиях, максимально приближенным к естественным.

Ученые протестировали свою систему на семи ранних плодах овец, возраст которых составил 105-120 дней. Это эквивалент 22-24 неделе беременности у человека. Спустя четыре недели после того, как ягнята были помещены в искусственную матку их изучили. Ни признаков повреждения, ни других проблем ученые не обнаружили.

Конечно, овцы — не люди, они развиваются несколько по иному пути, особенно, если иметь в виду нервную систему и мозг. Тем не менее, начало положено, и в скором времени ученые надеются разработать эффективную и надежную систему спасения недоношенных детей. Но до наступления этого момента специалистам предстоит выполнить еще много работы.

Исследователи особо подчеркивают, что эта технология позволит повысить шансы на выживание только у тех детей, которые родились на 24-й неделе или позже.

 

https://www.nature.com/articles/ncomms15112

 

В целом, криоконсервация (от греч. κρύος — холод и лат. conservo — сохраняю) — это низкотемпературное хранение живых биологических объектов с возможностью восстановления их биологических функций после размораживания. Довольно давно разработаны и успешно применяются методы криоконсервации клеточных культур, тканей, эмбрионов.

В настоящее время проблему составляет не криоконсервация, а размораживание. Однако недавно стало известно о технологии, которая позволяет размораживать фрагменты тканей без повреждения их клеточной структуры.

Как известно, рабочие температуры криоконсервации составляют менее –196°C. Фрагменты сохраняемой ткани помещаются в жидкий азот, что позволяет полностью остановить биохимические процессы в клетках, включая обмен веществ и энергии.

Команда ученых из США заявила о разработке новой методики, которая позволяет замораживать образцы тканей и органов абсолютно без повреждения клеток.

Вместо использования конвекции, применяемой для разморозки тканей, ученые использовали наночастицы для разогрева тканей, с равномерным повышением температуры всех её участков, причем повышение температуры происходило очень быстро: более 100 градусов в минуту, в результате чего не возникли ледяные кристаллы, которые, собственно и повреждали клетки.

 

Источник: Manuchehrabadi et al., Science Translational Medicine (2017)

 

В исследовательской программе были использованы наночастицы оксида железа, покрытые кремнеземом, которые нагревались при помощи электромагнитного поля. После восстановления нормального температурного режима ученые выводили наночастицы из экспериментального образца ткани путем вымывания.

Основные повреждающие факторы при замораживании живой ткани — образование льда внутри кленки и обезвоживание. Если охлаждение ведется с высокой скоростью, внутри клетки образуются кристаллы льда, что влечет за собой увеличение внутреннего объема структур клетки и их разрушение. При охлаждении клетка теряет до 90% воды, что приводит к разрушению белковых комплексов, из-за чего размороженная клетка не может нормально существовать.

Отечественным репродуктологам удалось помочь бесплодной паре, используя новый подход к экстракорпоральному оплодотворению: впервые в Украине удалось осуществить оплодотворение методом так называемого пронуклеарного переноса, и получить здорового новорожденного. Этот ребёнок родился в начале нового 2017 года и стал вторым в мире ребёнком от трёх родителей (первый такой ребёнок родился в 2016 году в Мексике).

В рамках цикла яйцеклетка 34-летней женщины была оплодотворена спермой партнёра, а затем ядро с полученным генетическим материалом было перенесено в донорскую яйцеклетку, поэтому ребёнок имеет гены своих родителей и небольшое количество генов второй женщины.

Подобная методика ЭКО позволяет получить здорового потомство женщинам с митохондриальными заболеваниями. При естественной беременности у них часто рождаются дети с различными генетическими аномалиями, а при применении нового подхода происходит объединение генетического материала женщины с патологией митохондрий и донорских клеток другой женщины.

Разрабатываемый новый мужской контрацептив оказался эффективным, но побочные эффекты заставили прекратить его исследования.

Новый мужской инъекционный контрацептив продемонстрировал почти стопроцентную эффективность. Препарат является гормональным средством, а его эффект основан на снижении качества сперматозоидов.

Всего в исследовании приняло участие 320 мужчин в течение 1 года. Эффективность оказалась равной 96% (в проекте принимали участие мужчины, у которых был постоянный половой партнер). Несмотря на продемонстрированную эффективность, у средства оказалось достаточно много побочных действий: депрессия и перепады настроения, боль в мышцах, акне, повышенное либидо.

Такие выраженные побочные эффекты возникли у 20 участников из 320. Эти участники приняли решение прекратить испытание. Среди самых выраженных проявлений — один случай клинической депрессии и один случай проблем с сердцем.

Испытания были досрочно прекращены. Специалисты по клиническим исследованиям посчитали, что для участников исследования его использование может представлять опасность. Однако 75% добровольцев заявили о том, что они довольны эффективностью контрацептива и хотели бы продолжать им пользоваться в будущем.

Исследование эффективности препарата включало два этапа: на первом этапе мужчины использовали испытуемый препарат, а женщины — традиционные методы контрацепции; на втором этапе пары использовали только новую контрацепцию для мужчин. Инъекции содержали гормон группы прогестогенов с удлиненным сроком действия. Используемый гормон блокировал производство спермы. Однако при использовании прогестогена в мужском организме снижается уровень гормона тестостерона, поэтому было необходимо вводить дополнительно этот гормон.

В течение года участникам эксперимента делали инъекцию препарата каждые два месяца. В течение года было зафиксировано 4 случая беременности. Эффективность нового инъекционного контрацептива для мужчин оказалась примерно равной эффективности контрацептивных препаратов для женщин.

Японские биологи впервые смогли превратить обычные клетки мышей в полноценные яйцеклетки, оплодотворить их и вырастить нормальное потомство, способное размножаться. За последние несколько десятилетий биологи научились превращать стволовые клетки в ткани костей, мускулов, кожи и нервной системы, которые могут стать «запасными частями» на случай повреждения тканей тела или лекарством для лечения дегенеративных заболеваний. Особое внимание издавна привлекает превращение стволовых клеток в половые клетки, пригодные для размножения.

Группа ученых под руководством Митинори Саито (Mitinori Saito) из университета города Киото (Япония) уже более пяти лет работает над получением полноценных половых клеток из стволовых клеток и «заготовок» сперматозоидов и яйцеклеток. В августе 2011 года Саито и коллеги научились выращивать сперматозоиды из эмбриональных и стволовых клеток. Через год японские биологи успешно использовали полученный опыт для превращения стволовых клеток в «заготовки» яйцеклеток, которые они имплантировали бесплодной мыши и получили потомство.

В своей новой статье Саито описывает логический шаг — полное повторение всего процесса формирования женских половых клеток в лабораторных условиях, начиная со стволовых клеток и заканчивая получением полноценных яйцеклеток. Для решения задачи ученым пришлось модернизировать «лабораторные  яичники» из других эмбриональных клеток, которые они использовали в предыдущих экспериментах, и воздействовать на них гормональными сигналами для развития «заготовок» яйцеклеток в зрелые яйцеклеток. Процесс роста яйцеклеток длится примерно один месяц. Дольше всего формируются «заготовки» половых клеток — на это уходит около трех недель, еще 11 дней они растут и развиваются, и один день — на формирование. Результатом этого процесса являются нормальные яйцеклетки, которые не отличаются от естественных, но несколько отличаются набором активных генов.

Эти различия, как показали эксперименты по имплантации и оплодотворению в матке суррогатных мышей, повлияли на их фертильность: только около 3% яйцеклеток успешно оплодотворилось, имплантировалось и развилось в нормальный зародыш. В среднем процедуру искусственного оплодотворения успешно переживает больше половины  яйцеклеток — на порядок больше, чем в описанной статье. Несмотря на такие проблемы, все оплодотворенные зародыши превратились в нормальных мышей, из которых развились нормальные мыши, причем и самки, и самцы, родившиеся из таких яйцеклеток, смогли оставить нормальное потомство.

Успешное завершение этих экспериментов, как отмечают Саито и его коллеги, дает человечеству новую надежду на то, что методики выращивания яйцеклеток могут дать шанс многим бесплодным парам продолжить род.

В Мексике успешно была проведена операция по экстракорпоральному оплодотворению, в результате которой появился ребенок от «трех родителей». Об этом сообщил журнал New Scientist.

На самом ребенок родился еще в апреле этого года, но сообщение об этом событии по этическим нормам было обнародовано лишь недавно.

Основная заслуга в этом достижении принадлежит команде американских ученых по руководством Джона Чжана. Операция была проведена в Мексике, так как законы США прямо запрещают применение подобной методики. Пациентами Чана была супружеская пара с Ближнего Востока, чьи два предыдущих ребенка скончались от синдрома Лея — наследственного заболевания, которое сопровождается нейрометаболическим синдромом. Необходимость использования специальной методики оплодотворения от трех родителей объяснялась наличием в митохондриальной ДНК матери специфических генов, отвечающих за развитие болезни.

В ходе операции Чан перенес ДНК митохондрий женщины-донора в яйцеклетку матери, обезопасив ее тем самым от развития наследственного синдрома Лея. Таким способом ученые создали 5 эмбрионов, но только 1 из 5 эмбрионов прижился.

На текущий момент ребенок, которому уже пять месяцев, вполне здоров. 1% его митохондриальных генов несут мутации, но для развития болезни доля патологических генов должна быть гораздо выше – более пятой части.

Однако многие зарубежные специалисты поднимают этические моменты, связанные с манипулированием человеческой ДНК: например, как себя будет ощущать человек, рожденный фактически от трех родителей?

Приблизительно в течение 20 лет люди на Земле смогут зачать детей без секса. Об этом заявил один из профессоров Стэнфордского университета Генри Грили.

Тег «Далее» «Ученые предположили, когда люди смогут обходиться без секса для продолжения рода» →

Экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО) пользуется популярностью у бесплодных пар уже давно. Однако, несмотря на популярность и время существования этой процедуры, ЭКО остается методикой не самой безопасной и достаточно дорогостоящей. Команда международных ученых-медиков разработала новую, более доступную и удобную методику оплодотворения.

Тег «Далее» «Новый-старый метод искусственного оплодотворения?» →

У ребенка может быть три биологических родителя: этот метод, оставаясь на мировом уровне экспериментальным, получает все больше подтверждений в своей эффективности.

Тег «Далее» «Дети от трех родителей: возможно ли такое?» →