Dzieci z trzyosobowego zapłodnienia in vitro w Wielkiej Brytanii. Nauka ma wiele pytań

W Zjednoczonym Królestwie przyszły na świat dzieci, u których zastosowano mitochondrialną terapię zastępczą. Jej celem jest uniknięcie odziedziczenia przez dziecko poważnych wad genetycznych. Jednak skuteczność i bezpieczeństwo tej procedury budzi poważne wątpliwości.

Ludzki genom stanowi DNA zlokalizowane w jądrze komórkowym i zorganizowane w formie chromosomów oraz autonomiczne, koliste DNA, które znajduje się w macierzy mitochondrium. To pierwsze buduje aż 3,3 mld par zasad azotowych, to drugie zaledwie 16,5 tys. Mitochondrialne DNA (mtDNA) zawiera zaledwie 37 genów, z których 13 koduje białka.

Według wiedzy podręcznikowej mtDNA odziedziczyć możemy tylko od matki. To ojcowskie, przekazane wraz z plemnikiem, ma być bowiem zawsze niszczone. Jednak w 2002 r. wykazano, że w szczególnych sytuacjach może być również dziedziczone od ojca. Wyniki kwestionowano aż do 2018 r., gdy na łamach prestiżowego czasopisma „Proceedings National Academy of Sciences” opisano przypadki osób, które posiadały zarówno mtDNA matki, jak i ojca. Podejrzewa się, że to rezultat rzadkiej mutacji, która zakłóca działanie mechanizmu, normalnie doprowadzającego do degeneracji tego drugiego po zapłodnieniu komórki jajowej.

Obserwacje te należy traktować raczej jako ciekawą anomalię. Komórka jajowa, która jest największą w organizmie człowieka, jest zarazem najliczniejszą w mitochondria – posiada ich ok. 100 tys. Plemnik natomiast zaledwie 50–75. Nawet w przypadku bardzo rzadkiej sytuacji przekazania mtDNA od ojca udział organelli, które je zawierają, u potomstwa powinien być skrajnie niski. A zatem zaburzenia mitochondrialne związane ze specyficznymi mutacjami mtDNA dziedziczone będą zasadniczo tylko od matki. Dzieje się to niezależnie od płci dziecka, chociaż synowie, w przeciwieństwie do córek, nie przekażą ich już kolejnemu pokoleniu. U matki obciążonej mutacjami w mtDNA nie zawsze muszą występować objawy choroby – kobieta może być bowiem bezobjawową nosicielką. Ponieważ każda komórka zawiera wiele mitochondriów, ujawnianie się i ciężkość objawów zależeć będą m.in. od odsetka wadliwych organelli.

Niebezpieczne choroby mitochondrialne

Nie zmienia to faktu, że mutacje w mtDNA mogą nieść ze sobą poważne konsekwencje. Mitochondria to przecież niewielkie, ale niezwykle ważne organelle komórkowe będące fabrykami energii. To one są źródłem sił witalnych, niezbędnych do tego, by człowiek mógł myśleć, poruszać się, a jego organizm prowadził przemiany metaboliczne. Nic więc dziwnego, że ich nieprawidłowa praca może bardzo niekorzystnie wpływać na tkanki i narządy, a szczególnie na te o największym zapotrzebowaniu na energię. Należą do nich m.in. mięśnie i mózg.

W rezultacie choroby mitochondrialne objawiać mogą się neurodegeneracją i uszkodzeniem różnych grup mięśni. Ich skutki ujawniają się często we wczesnym wieku, prowadząc do upośledzenia rozwoju. Szacuje się, że dotykają mniej więcej 16 na 100 tys. dzieci i młodych dorosłych, będąc tym samym jednymi z najczęściej występujących dziedzicznych chorób nerwowo-mięśniowych.

Przykładem ciężkiej choroby, której przyczyną są właśnie mutacje w mtDNA, jest zespół MELAS. Najczęściej diagnozowany jest u dzieci w wieku 2–10 lat. Osoba chora zmaga się z osłabieniem mięśni, ciężkimi bólami głowy, drgawkami, upośledzeniem wzroku i słuchu, a niekiedy również niedoczynnością przytarczyc i cukrzycą. Z uwagi na genetyczny charakter chorób mitochondrialnych ich całkowite wyleczenie jest obecnie niemożliwe. Terapie skupiają się więc na skutkach, ich celem jest łagodzenie najcięższych objawów. Czy można w jakiś sposób zapobiec odziedziczeniu wadliwego mtDNA? W przypadku zapłodnienia in vitro możliwe jest przeprowadzenie diagnostyki polegającej na badaniu komórek z uzyskanych zarodków, dzięki czemu można rozpoznać ten, który takich wad nie posiada, i wybrać go do implantacji w macicy matki. Jest to jednak możliwe tylko i wyłącznie w przypadku kobiet, które posiadają zarówno nieprawidłowe, jak i zdrowe mitochondria.

Co jednak w sytuacji, gdy wybór zdrowego zarodka jest niemożliwy, bo matka nie posiada prawidłowych mitochondriów bądź ich odsetek jest bardzo niski? A gdyby tak w warunkach in vitro wymienić wadliwe mtDNA na prawidłowe, pozbawione niebezpiecznych mutacji? Taki pomysł mógłby niegdyś wydawać się szalony i nierealny, podobnie zresztą jak wiele innych, które zaproponował świat nauki i które ostatecznie się zmaterializowały. Według niektórych specjalistów od reprodukcji wspomaganej dotyczy to również tzw. mitochondrialnej terapii zastępczej. Na czym ona polega?

Trzyosobowe zapłodnienie in vitro

Z uwagi na wspomnianą ogromną liczbę mitochondriów w komórce jajowej nie sposób wyobrazić sobie, by możliwe było usuwanie mtDNA z każdej z tych organelli i podmienianie go na prawidłowe, pozbawione mutacji. Trzeba zrobić to w inny sposób. W dużym skrócie cały proces polega na pobraniu jądrowego DNA z komórki jajowej matki i przeniesieniu go do komórki jajowej innej kobiety, która zawiera zdrowe mitochondria, ale której jądro pozbawiono własnego DNA. W ten sposób materiał genetyczny matki trafia do środowiska innej komórki, które nie jest obarczone wadliwym mtDNA.

Przeprowadzenie takiego transferu nie jest łatwym zadaniem. Można w tym celu wykorzystać różne techniki, z których każda ma swoje zalety i wady. Niezależnie od wybranej największym zagrożeniem jest ryzyko jednoczesnego, niezamierzonego przeniesienia cytoplazmy zawierającej nieprawidłowe mitochondria matki. Uznaje się jednak, że jeżeli ich odsetek po transferze nie przekracza 3 proc., to nie powinno to mieć istotnego wpływu na zdrowie dziecka.

Tak przygotowana komórka jajowa jest następnie zapładniana in vitro. W rezultacie potomek dziedziczy materiał genetyczny od trzech osób – jądrowe DNA od matki i ojca oraz mtDNA od kobiety, która była dawcą komórki jajowej do przeprowadzenia całego zabiegu. Mamy więc do czynienia z trzyosobowym zapłodnieniem in vitro. Ponieważ jest to sytuacja daleka od naturalnej, mitochondrialna terapia zastępcza budzi kontrowersje na tle etycznym.

Mimo to metodę tę zalegalizowano po raz pierwszy w Wielkiej Brytanii w 2015 r. w celu zapobiegania dziedziczenia niebezpiecznych mutacji w mtDNA, które prowadzą do poważnych zaburzeń energetycznych i w rezultacie dysfunkcji serca i innych mięśni oraz mózgu. Rok temu dopuściła ją do stosowania również Australia. Dziennik „The Guardian” postanowił niedawno zapytać brytyjski Urząd ds. Płodności i Embriologii Człowieka, ile razy wykonano taką procedurę od momentu jej zalegalizowania. W odpowiedzi agencja wskazała, że do kwietnia 2023 r. w rezultacie mitochondrialnej terapii zastępczej na świat przyszło nie więcej niż pięcioro dzieci. Dokładnej liczby nie podano, zasłaniając się argumentem, że mogłoby to zwiększyć ryzyko identyfikacji osób, którym urząd ma obowiązek zapewnić poufność. Dziwny to argument, trzeba przyznać. Równie dobrze sprawa może dotyczyć tylko jednego dziecka.

Jedyna brytyjska klinika mogąca wykonywać mitochondrialną terapię zastępczą znajduje się w Newcastle. Jednak Urząd ds. Płodności i Embriologii jest zobowiązany indywidualnie rozpatrywać każdy wniosek o jej zastosowanie. Wiadomo, że pierwsze pozwolenia wydawano w 2018 r., a w sumie do dziś zielone światło otrzymało co najmniej 30 wniosków. Jeżeli na świat w wyniku zastosowanej procedury przyszło mniej niż pięcioro dzieci, to powstaje oczywiste pytanie, co stało się w pozostałych przypadkach. Czy skończyły się niepowodzeniem? Jeżeli tak, jaka była tego przyczyna? Wszelkie szczegóły pozostają jednak nieznane. Nie wiadomo nawet, czy zastosowanie mitochondrialnej terapii zastępczej przyniosło zamierzony efekt u dzieci, które w jej rezultacie przyszły na świat. Odpowiedzi na te pytania powinny jak najszybciej zostać udzielone, bo tylko w ten sposób będzie można zrozumieć, jaka jest skuteczność terapii i na czym polegają jej ograniczenia.

Meksyk, oaza dla nielegalnych terapii

Warto wspomnieć, że historycznie pierwsze dziecko będące rezultatem mitochondrialnej terapii zastępczej przyszło na świat już w 2016 r. Amerykańscy badacze zdecydowali się przeprowadzić procedurę w Meksyku. W tym kraju nie istniały jakiekolwiek regulacje prawne, które mogłyby im w tym przeszkodzić, podczas gdy w USA mitochondrialna terapia zastępcza była (i wciąż jest) nielegalna. Do zabiegu wybrano kobietę obciążoną genetycznie zespołem Leigha, rzadkiej choroby mitochondrialnej, która powoduje degenerację układu nerwowego. Urodzone przez nią dwoje dzieci zmarło właśnie w skutek ujawnienia się choroby – jedno w wieku ośmiu lat, a drugie po sześciu miesiącach od urodzenia. W wyniku trzyosobowego zapłodnienia in vitro na świat przyszedł chłopiec, który według doniesień miał rozwijać się zupełnie prawidłowo.

Zespół, który dokonał tej procedury, próbował sił na tym polu już w 2003 r. w Chinach. Wtedy jednak najpierw zapłodniono komórkę jajową w warunkach in vitro, a następnie przeniesiono przedjądrza męskie i żeńskie do innej komórki jajowej pozbawionej jądrowego DNA, ale zawierającej prawidłowe mtDNA. Po implantacji rozwinęła się ciąża bliźniacza, zakończona przedwczesnym urodzeniem i zgonem obu dzieci. U obu występowały prawidłowe mitochondria. Przyczyny niepowodzenia pozostają niejasne.

Wyścig po prestiż, a nie po wiedzę

W przypadku chłopca urodzonego w rezultacie mitochondrialnej terapii zastępczej przeprowadzonej w Meksyku okazało się, że odsetek wadliwych mitochondriów wahał się od 2 proc. w przypadku próbek moczu do 9 proc. w komórkach skóry. Dla porównania u matki wynosił on niemal 25 proc. Problem polega na tym, że z oczywistych względów badacze nie byli w stanie sprawdzić, jak kształtuje się on np. w mózgu dziecka czy sercu – a zatem w dwóch najważniejszych lokalizacjach z punktu widzenia skuteczności mitochondrialnej terapii zastępczej. Jak obecnie rozwija się chłopiec, który dziś powinien mieć siedem lat? Nie wiadomo, bo nie został poddany długoterminowej obserwacji. Całej sprawie towarzyszy więc ogromny niesmak i podejrzenie, że przeprowadzającym procedurę chodziło tylko o to, by jako pierwsi zdobyli nowy teren, a nie o uzyskanie wiedzy niezbędnej dla doskonalenia metody.

Wyniki ujawniające szczegóły przeprowadzonej w Meksyku procedury opublikowano w 2017 r. na łamach „Reproductive Biomedicine Online”. W żaden sposób nie uniemożliwiły one identyfikacji tożsamości dziecka, mimo że główny badacz pochwalił się wręcz mediom zdjęciem, na którym trzyma urodzonego chłopca. Tym bardziej trudno zrozumieć argumentację brytyjskiego urzędu, który odmawia nawet uściślenia, ile dzieci przyszło na świat w Wielkiej Brytanii w rezultacie mitochondrialnej terapii zastępczej.

Jan Hartman: Jesteśmy w nowej epoce. Pierwszy człowiek GMO już jest

Czy dawczynię i biorczynię należy dopasować?

Brak długoterminowej obserwacji uniemożliwia odpowiedź na pytanie, czy wraz z rozwojem dziecka zwiększał się odsetek wadliwych mitochondriów przeniesionych przypadkowo wraz z jądrowym DNA matki. Takiej sytuacji nie można odgórnie wykluczyć. Dowodzą tego niedawne obserwacje jednego z dzieci, które przyszły niedawno na świat w Grecji w wyniku mitochondrialnej terapii zastępczej. Po jej przeprowadzeniu i zapłodnieniu komórki in vitro odnotowano, że implementowany zarodek posiadał mniej niż 1 proc. mitochondriów pochodzących z komórki jajowej matki. Jednak już po urodzeniu ich odsetek wzrósł od 30 do 60 proc. w zależności od typu komórki. Na szczęście, w tym przypadku procedury nie wykonywano w celu uniknięcia odziedziczenia mitochondrialnych wad genetycznych, tylko w celu leczenia niepłodności. Kobieta matka nie była więc obciążona chorobami mitochondrialnymi. Można sobie jednak wyobrazić, do jak bardzo poważnych konsekwencji dla zdrowia dziecka doprowadziłaby powyższa sytuacja, gdyby dotyczyło to przeniesienia mitochondriów ze zmutowanym mtDNA. Prawdopodobnie byłyby katastrofalne.

Warto wspomnieć, że u pozostałych pięciu dzieci, u których wykonano w Grecji taką procedurę, nie zaobserwowano późniejszego wzrostu udziału mitochondriów matki. Rodzi to pytanie, dlaczego w ogóle mogło dojść do takiej sytuacji. Czyżby w pewnych sytuacjach matczyne mitochondria, po przeniesieniu do nowej komórki jajowej, mogły napotkać korzystne warunki promujące ich późniejszą replikację ponad replikację mitochondriów, które pochodziły od dawczyni tejże komórki? Jeżeli okazałoby się to prawdą, oznaczałoby to, że w przypadku mitochondrialnej terapii zastępczej istnieje konieczność dopasowania dawczyni i biorczyni. Na tę chwilę nie jest to jasne. Trudno więc traktować całą procedurę jako bezpieczne antidotum na wszelkie bolączki kobiet obarczonych poważnymi mutacjami w mtDNA.

Mitochondrialna terapia zastępcza. Za dużo pytań, za mało danych

Brytyjski Urząd ds. Płodności i Embriologii Człowieka milczy na temat dzieci, które przyszły na świat w wyniku mitochondrialnej terapii zastępczej. Nie wiadomo, czy rozwijają się zdrowo, jaki jest u nich odziedziczony odsetek odmatczynych, wadliwych mitochondriów i czy wraz z rozwojem nie uległ on zwiększeniu w organizmie. Odpowiedzi na te pytania są natomiast pilnie potrzebne. Wbrew opinii urzędu ich udzielenie w postaci naukowo opracowanych obserwacji wcale nie spowoduje ujawnienia danych pozwalających na zidentyfikowanie osób, u których zastosowano procedurę.

W obliczu braku szczegółów trudno postrzegać agencję regulatorową jako zupełnie transparentną, a mitochondrialną terapię zastępczą jako narzędzie dojrzałe do stosowania u ludzi.