Современные генетики не только знают, что поломки в ДНК организма могут вызывать различные заболевания. Они даже научились чинить некоторые из них, вмешиваясь в геномы организмов и редактируя их.

Генная инженерия с ДНК растений разрешена во многих странах, активно ведутся работы по редактированию соматических (клетки тела) клеток человека. Но есть медицинское направление, где врач вместе с будущей мамой выбирает ей ребенка – самый «правильный» эмбрион. Это очень сложный и ответственный выбор, кому из эмбрионов повезёт родиться и стать человеком. Он сопряжен не только с переживаниями, но и с поиском самой лучшей и надежной методологии. Об этом на международной конференции «Хромосома 2023» прозвучало два выступления от руководителей генетических исследований ЭКО (экстракорпоральное оплодотворение) из ведущих научных центров нашей страны.

«Эмбрионы для ЭКО тестируют достаточно давно и успешно, но далеко не каждая семейная пара уходит из центра со здоровым ребенком. Сегодня многие эмбриологи в России и в мире сходятся во мнении, что хромосомный анализ эмбрионов при ЭКО не требуется, а достаточно только внешней оценки морфологии плода в динамике – размер, форма, рост. Мол, природа исправит все ошибки, не нужно вмешиваться. Мы возвращаемся к технологиям 30-ти летней давности», — говорит заместитель директора по научной работе Института медицинской генетики Томского национального исследовательского медицинского центра РАН, профессор РАН доктор биологических наук Игорь Лебедев.

Мы возвращаемся на 30 лет назад

В чем же причина отказа ученых от хромосомного тестирования? Когда тестируются все хромосомы в клетках эмбриона, практически всегда есть клетки с отклонениями от нормы. Практика показала, что это не означает, что ребенок обязательно будет нездоров. Игорь Лебедев пояснил, что данное явление называется «хромосомный мозаицизм». При этом часть клеток будущего плода нормальные, а часть с нарушениями. Таких эмбрионов с мозаицизмом большинство, и на заре появления ЭКО их жестко отбраковывали. Пациенткам буквально отказывали в перспективе стать матерью со словами «У вас нет здоровых эмбрионов». Но с каждым годом эмбрионов у женщины «за 40» после стимуляции становится меньше, и, соответственно, выбирать ей становится не из чего.

В 2015 году благодаря риску практикующих ЭКО врачей в Италии, которые по просьбе своих пациентов подсаживали эмбрионы с мозаичными хромосомными нарушениями и получали абсолютно здорового малыша, учёные обнаружили, что нарушения могут быть нейтрализованы самим организмом эмбриона. Как именно это происходит и во всех ли случаях – совершенно непонятно. Наука этих данных не имеет и сегодня.

«Даже при проведении анализа берется всего 6-10 клеток из оболочки эмбриона (будущей плаценты), а в эмбрионе возрастом 5-6 дней уже больше двухсот клеток, и вы судите по этим 6-10 клеткам о целом эмбрионе, который недоступен для хромосомного тестирования. Точность такого диагностирования невысока, — отметил Игорь Лебедев. — Сам факт, что эмбрионы тестируются по клеткам внешней оболочки, а ребенок развивается из внутренней клеточной массы, говорит о том, что судить о здоровье плода на основе таких данных достоверно невозможно. Но других вариантов у медицинской науки пока нет. Брать на хромосомный анализ клетки будущего плода нельзя – это уничтожит его, поэтому ученые пользуются более безопасными способами».

Один из безопасных методов — оценка плода по внешним признакам. Причем, технологии искусственного интеллекта демонстрируют более высокие показатели, по сравнению с опытными специалистами. В одной из зарубежных публикаций было показано, что машинный анализ морфологии плода обеспечивает отбор эмбрионов с высокими показателями имплантации и наступления беременности – до 95% случаев, а вероятность успеха при оценке эмбриологом ограничивается 65-68%. По мнению профессора РАН Игоря Лебедева, необходимость внедрения в практику высоких технологий и всех возможностей современной генетики не подлежит сомнению.

«Семья, приняв решение идти на риск и подсаживать «мозаичный» эмбрион, должна понимать, что сценарии могут быть совершенно непредсказуемыми – от не наступления беременности и потери плода – до рождения больного ребенка», — подчеркнул эксперт. По статистике эффективность метода подсаживания «мозаичного» эмбриона составляет 30%. Это означает, что в 70% есть какие-то проблемы. И об этом семье должно быть объяснено врачом-генетиком в ходе обязательного медико-генетического консультирования перед проведением хромосомного анализа и принятием решения о переносе эмбриона с хромосомным мозаицизмом.

Лучшая услуга за ту же цену

Итак, мы выяснили, что оценивать качество эмбриона по хромосомному анализу клеток оболочки или, тем более, по его морфологии неинформативно. Клетки крошечного, еще микроскопического эмбриона трогать нельзя. Но есть другой вариант: проанализировать уже отмершие клетки эмбриона из культуральной жидкости в пробирке, где эмбрион находится некоторое время до подсаживания. Клетки, которые эмбрион выбрасывает в жидкость, еще вчера были его собственными, и их можно успешно проанализировать сначала в одном возрасте эмбриона, а затем чуть позже, и посмотреть в динамике, какие происходят хромосомные изменения. Очевидно, что повторный анализ требует дополнительных расходов. В результате экономический эффект от оказанной услуги снижается, но при этом заметно повышается её качество. Противоречие «принципиально лучшая услуга за ту же цену» оставим экономистам.

«Вся проблема хромосомных перестроек в том, что они совершенно непредсказуемы, — объясняет эксперт. – Сегодня генетическая наука достигла таких высот, что если двое родителей знают о каких-то своих наследственных заболеваниях и не хотят подвергать риску их унаследовать своего будущего ребенка, у них появляется свобода репродуктивного выбора. Они могут отказаться от деторождения или усыновить ребенка. Они могут выбрать пренатальную (дородовую) диагностику плода во время беременности. Наконец, семья может просто отказаться от естественного зачатия, прийти на ЭКО и выбрать себе эмбрион без этих мутаций. Любые моногенные (с нарушениями в одном гене) заболевания, такие как муковисцидоз, фенилкетонурия, наследственные формы рака молочной железы и многие другие, можно выявить и выбрать "правильный" эмбрион, в котором родительские мутации не передадутся ни самому плоду, ни даже его потомкам».

К сожалению, с нарушениями в хромосомах всё намного сложнее. Хромосомный мозаицизм — явление нестабильное, поэтому его важно наблюдать в динамике. Готовых рецептов для этого нет, но есть четкое ощущение, что репродуктивную генетику предстоит поставить с головы на ноги, потому что сейчас многое происходит на «авось». По анализу шести-десяти клеток делаются прогнозы на остальные двести с лишним клеток, и решается судьба ребенка и его родителей из серии «повезет-не повезет».

Пол ребенка выбирать запрещено, но можно

После 40 лет у женщины существенно уменьшается число нормальных яйцеклеток, и риски рождения ребенка с хромосомной патологией очень высоки. Но сегодня женщины такого возраста очень часто заводят семью и хотят детей. Они прекрасно выглядят, занимаются спортом, но, к сожалению, для биологии человека это не так важно – генетические изменения в половых клетках происходят вне зависимости от ЗОЖ. Это означает, что правильный выбор эмбрионов, по сути, решает глобальный вопрос о здоровье целого поколения детей, которые рождаются у возрастных родителей. Но на ЭКО идут и совсем молодые девушки. Некоторые не могут забеременеть, другие — потому что им необходимо преимплантационное тестирование. Например, у родителей есть какие-то наследственные заболевания. Третьи хотят ребенка определенного пола. Хотя в России это официально запрещено – предоставлять данные о поле будущего ребенка. Врач обязан предоставить только данные о наличии мутаций по всем имеющимся эмбрионам, помочь пациентке выбрать самый лучший. Но при прочих равных у них, тем не менее, остаётся возможность выбрать и пол ребенка, хотя правильнее говорить «молекулярный кариотип», поскольку это совсем разные вещи: пол ребенка определяется по вторичным половым признакам, а молекулярный кариотип определяется по хромосомам, и он не всегда совпадает с внешними признаками. Мы же сегодня все хорошо знаем, что существует тестикулярная феминизация, то есть, иногда на свет рождаются девушки с хромосомами, как у мужчины. И такая девушка выглядит совершенно нормально и узнаёт, что у неё мужской кариотип только, когда у неё не наступают месячные в период полового созревания.

50 на 50

Теме выбора «правильного» эмбриона посвятил свой доклад и старший научный сотрудник Центра молекулярной и клеточной биологии Сколковского института науки и технологий, кандидат биологических наук Илья Мазунин. Ученый не понаслышке знаком с темой репродукции человека, так как совместно с ЭКО-клиниками и частными генетическими лабораториями ведет научные исследования в этой области. Илья рассказал, что в подавляющем большинстве случаев выбор эмбриона для подсадки при вспомогательных репродуктивных технологиях имеет успех менее, чем в половине случаев. То есть, после выбора эмбрионов существующими методами (а их всего два – морфология и генетика) и присвоения эмбриону звания “рекомендован к переносу” менее половины из них имплантируются и выдерживают все этапы от наступления биохимической беременности до родов здорового ребенка.

Врачам-репродуктологам нужны дополнительные маркеры качества эмбрионов, чтобы повысить шансы на деторождение. Существуют несколько направлений в поиске таких дополнительных маркеров — это, например, данные о форме и скорости развития эмбриона, изучение продуктов обмена веществ в среде для культивирования эмбриона и изучение митохондрий и их ДНК. Группа под руководством Ильи Мазунина использует данные морфологии и количества копий митохондриальной ДНК в конкретный день развития эмбриона. Первые результаты получены ретроспективно, то есть, по характеристикам эмбрионов уже родившихся детей. Планируются и проспективные исследования, когда эмбрионы будут выбирать до их рекомендации к переносу.

«Используя разработанный алгоритм, мы уверены, что успех будет с вероятностью не 50 на 50, а, например, 70 на 30, — пояснил Илья Мазунин. — В некоторых случаях мы наблюдали предсказание на рождение ребенка вплоть до 99% при определенном значении нашей метрики. Среди прочих равных мы рекомендуем выбирать эмбрионы с определенным значением предложенной нами метрики. Пока это используется как экспериментальный протокол, а не официально признанная методика. Мы так же разработали базу данных, где представлены эти показатели. В данной работе участвуют более десяти ЭКО-клиник и несколько генетических лабораторий нашей страны».

Мария Роговая, проект «3.14 Будущее наступило» при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ.