Bebe sa tri roditelja: mutacije mitohondrijalne DNK

Umjetnički prikaz mitohondrija- ćelijske organele koja stvara energiju u organizmu. Image:knowingneurons.com

Tim ljekara iz Newcastlea je početkom 2018. godine dobio zeleno svjetlo Human Fertilisation and Embryology Authority (HFEA) da primjene tehnologiju troroditeljskog in vitro oplodnje (three-parent IVF). Tako će žena koja zna da nosi mutaciju mitohondrijalne DNK štetnu po potomstvo, njen partner i žena-donor zdravih mitohondrija biti prvi Britanci na kojima će biti primijenjena ova tehnika. 

Još na početku ovog bloga, imala sam iskustvo da je Srđan Puhalo, u namjeri da iskritikuje politiku BiH krivo iskoristio metaforu troroditeljskog IVF-a:

Osim toga što je Puhalo nepravilno napisao "Engleska", kada se odluka odnosila na Veliku Britaniju, morala sam ukazati na to zašto ova "fora" ne stoji. 

Dakle, kako bih pokazala da je ova fora glupa, treba postaviti pitanje šta je to troroditeljska in vitro oplodnja (three-parent IVF), čemu služi i da li je etički opravdana? 

Iz posta je jasno da Srđan misli na vijest kako je Donji dom Parlamenta Ujedinjenog Kraljevstva legalizirao proceduru upotrebe donorske mithondrijalne DNK od treće osobe u proceduri in vitro oplodnje (IVF). To znači da bi dijeti začeto na ovaj način imalo DNK od 3 ljudi. Ova vijest je izazivala kontroverze još prije nego što je parlamentarna procedura bila na vidiku. Neki su ovu mogućnost nazivali pokušajem pravljenja genetički modifikovanih beba. Ipak, za roditelje koji su iskusili gubitak djeteta uzrokovan nasljednim poremećajem mitohondrijane DNK, ova vijest je bila radosna.

In vitro oplodnja je danas opšteprihvaćena procedura, a uspješno se vrši od 1978, kada je rođena prva „beba iz epruvete“. Robert G. Edwards, fiziolog koje je razvio ovu proceduru, primio je Nobelovu nagradu za medicinu 2010. godine.

„Poseban slučaj in vitro oplodnje“ znači da bi ovaj postupak ponudio pacijentima opciju zamjene mitohondrija u slučaju da kod budućih roditelja postoji neki od poremećaja funkcije mitohondrija.

Počnimo ispočetka. Mitohondriji su malene ćelijske strukture (organele), zadužene za proizvodnju energije u ćeliji. Osim toga što proizvode energiju, zanimljive su još zbog jedne neobične osobine - imaju svoju vlastitu DNK(mitohondriji i hloroplasti su jedine organele koje imaju svoju DNK), a koja je umnogome drugačija od one DNK o kojoj obično govorimo, one koja je smještena u jedru ćelije. Oko 99.8% naše DNK je smješteno u nukleusu stanice, ali postoji jedan mali dio koji je smješten u mitohondrijima. Premda je mali, to ne znači da je beznačajan: ovaj DNK kodira neke enzime važne za metabolizam i poremećaji, mutacije na ovoj DNK mogu biti fatalni. 



Ta DNK je cirkularnog oblika i podsjeća na bakterijsku DNK. Zapravo, to je jedan jedini cirkularni hromosom. Teorija endosimbioze objašnjava porijeklo mitohondrija, a time i specifičnosti DNK ovih organela. Mitohondrijalna DNK sadrži gene, njih svega 37 (ostalih skoro 23.000 gena je smješteno u nukleusu ćelije), koji regulišu sintezu nekih enzima potrebnih za metabolizam ćelije, najviše onih potrebnih za Krebsov ciklus (metabolički ciklus koji generira energiju, a odvija se,ponovimo, upravo u mitohondrijima) i nema opasnosti da dijete naslijedi neku „vidljivu“ osobinu, kao što je boja očiju, krvna grupa ili struktura kose od donora. 

I ne samo to - mitohondrije možemo naslijediti samo od majke, budući da spermatozoid pri ulasku u jajnu ćeliju gubi svoj „rep“, a upravo su tu smješteni njegovi mitohondriji. Dakle, svako od nas ima nuklearnu DNK smještenu u 23 para hromosoma (46 hromosoma) i to, vrlo grubo rečeno, 23 hromosoma od majke i 23 od oca, ali i blizu oko 1% mitohondrijalne DNK izvan te centralne „gomile“ DNK, a koju nasljeđujemo isključivo od majke. Dakle, ako majka ima neki poremećaj mitohondija, ona i samo ona taj poremećaj može prenijeti na potomstvo.

Statistika britanske agencije HFEA, zadužene za inspekciju i regulaciju klinika koje se bave vantjelesnom oplodnjom i istraživanjima humanih embriona, kaže da jedno od 200 djece rođene u Ujedinjenom Kraljevstvu ima neki nasljedni poremećaj funkcije mitohondrija, povezan sa nekom mutacijom na mitohondrijalnoj DNK. 

Kod nekih oboljelih simptomi poremećaja funkcije mitohondrija mogu biti vrlo uznemiravajući. Neki od njih su teški spontani grčevi mišića i miopatije (Kearns–Sayreov sindrom), demencija, migrene, poremećaji rada srca i jetre, gubitak sluha, dijabetes, te kraći životni vijek. Treba spomenuti i jedan oblik distrofije koji je uzrokovan mutacijama na mitohondrijalnoj DNK (MELAS) te Leighov sindrom. Novija istraživanja nalaze uzročno-posljedičnu vezu između mutacija mitohondrijalne DNK i pojave Parkinsonove bolesti.

Zamjena mitohondrija je testirana procedura, kojom se nuklearna DNK iz jajne ćelije majke (koja ima poremećaj mitohondrija) premješta u jajnu ćeliju donora, koja ima normalne mitohondrije i onda se vrši in vitro oplodnja. Prije donošenja odluke o legalizaciji ove metode u UK, već je nekoliko beba začeto na ovaj način, ali ne u UK, nego u SAD. Primjer je Alana Saarinen iz države Michigan koja je sada tinejdžerka (ima 17 godina) i sasvim je zdrava.

Postoji još jedna inačica procedure, a to je da se prvo uradi in vitro oplodnja, pa se onda radi premještanje u ćeliju donora, ali je cilj isti - zamijeniti „loš“ mitohondrij sa funkcionalnim. To se može ovako shematski prikazati:

Izvor:HFEA

Dakle, DNK majke se sprebacuju u neoplođenu jajnu stanicu donorke mitohondrija i u citoplazmi ove hibridne ćelije se nalaze zdravi mitohondriji donorke. Još jednom da ponovim: dijete začeto ovom metodom će imati 23 hromosoma od oca, 23 od jedne majke i mitohondrijalnu DNK od druge majke-donorke mitohondrija. Zaista, to su 3 roditelja.

Naravno, svi smo mi čuli za fenomen "surogat-majki", žena koje pristanu da nose dijete koje nije biološki njezino. Neću ulaziti u to zašto neke žene ne mogu/ ne žele iskusiti trudnoću, ali ću podcrtati da plod koji nosi surogat majka nema DNK te žene. Ima samo DNK ljudi koji su odlučili da uzmu surogat majku. Doduše, neka istraživanja su pokazala kako postoji mogućnost razmjene ćelija preko placente, ali to je, opet, jedna vrlo komplikovana tema. Dijete rođeno od surogat majke nema nasljedni materijal tri osobe.

Treba zapaziti da većina bolesti usljed mutacija mitohondrijalne DNK imao veoma tešku kliničku sliku, da embriji često nisu vijabilni te da je ovo jedini način da parovi koji imaju ovaj problem (žena nositelj mutacije) dobiju zdravo potomstvu.

Dakle, možda bi varijanta Srkijeve fore mogla biti da "ostali" budu donor mitohondrija, pošto očigledno ovi konstitutivni nemaju dobre mitohondrije, a da su hromosomi od konstitutivnih. Voljela bih da nakon ovog teksta svi vi u po dana i u po noći znate šta su mitohondriji (ćelijske organele koje stvaraju energiju) i šta podrazumijeva koncept troroditeljske in vitro oplodnje.