Что же нужно учитывать при планировании ребенка от трех родителей?

Существует отдельная группа генетических болезней — митохондриальные.

Митохондрии — это органеллы клетки, ее энергетические станции, со своим независимым генетическим материалом. Каждая митохондрия содержат собственную кольцевую ДНК, причем в каждой митохондрии человека обычно содержится от 5 до 10 таких копий.

Митохондриальные гены наследуются иначе, чем ядерные гены. При делении митохондрии эти копии ДНК случайным образом распределяются между её потомками. Мутации в митохондриальной ДНК происходят, по разным причинам, но установлено что намного чаще, чем в ядерной, и часто из-за спонтанных вновь возникающих мутаций. Если одна из исходных молекул ДНК содержит мутацию, то при дальнейшем создании ее копий и в результате случайного распределения такие мутантные молекулы могут накопиться в определенных митохондриях. Митохондриальная болезнь начинает проявляться в тот момент, когда заметное число митохондрий во многих клетках данной ткани имеют мутантные копии ДНК (пороговая экспрессия).

Проявление митохондриальных заболеваний одной и той же мутации у разных людей может быть разной — в зависимости от распределения и количества мутантных ДНК в клетках определенной ткани или в каком из органов — эффект может быть большим или малым, и при этом он может существенно изменяться, медленно нарастая во времени. Некоторые небольшие дефекты приводят лишь к неспособности пациента выдерживать физическую нагрузку, и не сопровождаются серьёзными болезненными проявлениями. Другие дефекты могут быть более опасны, приводя к серьёзной патологии. Чаще всего «страдают» нервная, мышечная ткани. Так как они наибольшие потребители энергии. поэтому митохондриальные болезни часто проявляются как миопатии или нейропатии (например, синдром Лея или нейропатия Лебера).

До недавнего времени считалось, что митохондрии наследуются детьми только от матери. И технология «ребенка от трех родителей» считалось одним из возможных путей борьбы с митохондриальными заболеваниями. В этой методике от матери, больной митохондриальным заболеванием, берут ядро (из ее яйцеклетки) пересаживают в донорскую яйцеклетку (перед этим удалив ядро донора) и оплодотворяют in vitro. Но ее эффективность доказана не окончательно: в некоторых случаях часть митохондрий с мутациями может попадать в гибридную яйцеклетку (напомним, что в яйцеклетке находится 300 000 митохондрий, часть с них может «захватываться» из цитоплазмы с ядром матери) и размножаться в ней.
В сперматозоиде тоже есть небольшое количество цитоплазмы и соответсвенно небольшое количество «отцовских» митохондрий, и они при слиянии сперматозоида с яйцеклеткой тоже попадают с в цитоплазму зиготы, но, как правило, отцовские митохондрии после этого из зиготы исчезают. Считается что они исчезают за счет аутофагии или при помощи лизосом. Но как именно отцовские митохондрии погибают в зиготах человека, мы до сих пор не знаем.

Авторы новой статьи в PNAS исследовали пациентов с подозрением на митохондриальные заболевания и обнаружили в их клетках смесь отцовских и материнских митохондрий — с т.н. гетероплазмией (состояние, когда в клетке соседствуют органеллы с различиями в последовательностях ДНК (в том числе — от разных родителей). При дальнейшем анализе родословных оказалось, что, если эти дети женского пола, то дальше они передают потомству только смесь родительских митохондрии, к ним не присоединяются митохондрии мужа. Если же эти дети мужского пола, то их дети часто тоже получают смесь митохондрий от обоих родителей. Скорее всего работает мутация что позволяет «отцовским» митохондриям «выживать» и размножаться (гетероплазмия доходила до уровня десятков процентов) в цитоплазме зиготы.

Таких случаев в литературе описано всего несколько.

Конечно, подобный тип наследования встречается достаточно редко и едва ли вносит существенный вклад в эволюционный процесс. Однако это повод отнестись внимательнее к диагностике и лечению митохондриальных болезней. Как минимум, при получении ребенка от трех родителей полезно учитывать, что у него может оказаться уже не двойной, а тройной комплект митохондрий.

Источник: 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.