Нові факти про мітохондріальні хвороби

Що ж потрібно враховувати при плануванні дитини від трьох батьків?
Існує окрема група генетичних хвороб — мітохондріальні.

Мітохондрії — це органели клітини, її енергетичні станції, зі своїм незалежним генетичним матеріалом. Кожна мітохондрія містять власну кільцеву ДНК, причому в кожної мітохондрії людини зазвичай міститься від 5 до 10 таких копій.

Мітохондріальні гени успадковуються інакше, ніж ядерні гени. При розподілі мітохондрії ці копії ДНК випадковим чином розподіляються між її нащадками. Мутації в мітохондріальній ДНК відбуваються, з різних причин, але встановлено що набагато частіше, ніж в ядерній, і часто через спонтанні знову виникаючі мутації. Якщо одна з вихідних молекул ДНК містить мутацію, то при подальшому створенні її копій і в результаті випадкового розподілу такі мутантні молекули можуть накопичитися в певних мітохондріях.

Мітохондріальна хвороба починає проявлятися в той момент, коли помітне число мітохондрій у багатьох клітинах даної тканини мають мутантні копії ДНК (порогова експресія).

Прояв мітохондріальних захворювань однієї і тієї ж мутації у різних людей може бути різним — залежно від розподілу і кількості мутантних ДНК в клітинах певної тканини або в якому з органів — ефект може бути більшим або меншим, і при цьому він може істотно змінюватися, повільно наростаючи в часі. Деякі невеликі дефекти призводять лише до нездатності пацієнта витримувати фізичне навантаження, і не супроводжуються серйозними хворобливими проявами. Інші дефекти можуть бути більш небезпечні, приводячи до серйозної патології. Найчастіше «страждають» нервова, м’язова тканини. Так як вони найбільші споживачі енергії. Тому мітохондріальні хвороби часто виявляються як міопатії або нейропатії (наприклад, синдром Лея або нейропатія Лебера).


До недавнього часу вважалося, що мітохондрії успадковуються дітьми тільки від матері. І технологія «дитини від трьох батьків» вважалося одним з можливих шляхів боротьби з мітохондріальними захворюваннями. У цій методиці від матері, хворої мітохондріальним захворюванням, беруть ядро ​​(з її яйцеклітини) пересаджують в донорську яйцеклітину (перед цим видаливши ядро ​​донора) і запліднюють in vitro. Але її ефективність доведена не остаточно: в деяких випадках частина мітохондрій з мутаціями може потрапляти в гібридну яйцеклітину (нагадаємо, що в яйцеклітині знаходиться 300 000 мітохондрій, частина з них може «захоплюватися» з цитоплазми з ядром матері) і розмножуватися в ній.
У сперматозоїді теж є невелика кількість цитоплазми і відповідно невелика кількість «батьківських» мітохондрій, і вони при злитті сперматозоїда з яйцеклітиною теж потрапляють з в цитоплазму зиготи, але, як правило, батьківські мітохондрії після цього з зиготи зникають. Вважається що вони зникають за рахунок аутофагії або за допомогою лізосом. Але як саме батьківські мітохондрії гинуть в зиготах людини, ми до сих пір не знаємо.

Автори нової статті в PNAS досліджували пацієнтів з підозрою на мітохондріальні захворювання і виявили в їх клітинах суміш батьківських і материнських мітохондрій — з т.зв. гетероплазмією (стан, коли в клітці є сусідами органели з відмінностями в послідовностях ДНК (в тому числі – від різних батьків). При подальшому аналізі родоводів виявилося, що, якщо ці діти жіночої статі, то далі вони передають потомству тільки суміш батьківських мітохондрії, до них не приєднуються мітохондрії чоловіка. Якщо ж ці діти чоловічої статі, то їхні діти часто теж отримують суміш мітохондрій від обох батьків. Швидше за все працює мутація що дозволяє «батьківським» мітохондріям «виживати» і розмножуватися (гетероплазмія доходила до рівня десятків відсотків) в цитоплазмі зиготи.

Таких випадків в літературі описано всього декілька.

Звичайно, подібний тип спадкування зустрічається досить рідко і навряд чи вносить 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 нього 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.



    Зворотній звязок