Mitochondrialna terapia zastępcza
| Mitochondrialna terapia zastępcza | |
|---|---|
| Inne nazwy | Donacja mitochondrialna |
| MeSH | |
Mitochondrialna terapia zastępcza ( MRT ), czasami nazywana dawstwem mitochondriów , polega na zastąpieniu mitochondriów w jednej lub kilku komórkach w celu zapobiegania lub złagodzenia choroby. MRT powstało jako specjalna forma zapłodnienia in vitro , w której część lub całość mitochondrialnego DNA (mtDNA) przyszłego dziecka pochodzi od strony trzeciej. Technikę tę stosuje się w przypadkach, gdy matki są nosicielami genów chorób mitochondrialnych . Terapia jest dopuszczona do stosowania w Wielkiej Brytanii. Drugim zastosowaniem jest użycie autologicznych mitochondria w celu zastąpienia mitochondriów w uszkodzonej tkance w celu przywrócenia tkanki do stanu funkcjonalnego. Zostało to wykorzystane w badaniach klinicznych w Stanach Zjednoczonych w leczeniu noworodków z upośledzeniem czynności serca.
Zastosowania medyczne
Zapłodnienie in vitro
Mitochondrialna terapia zastępcza została zastosowana w celu zapobiegania przenoszeniu chorób mitochondrialnych z matki na dziecko; można go było wykonać tylko w klinikach licencjonowanych przez brytyjski Urząd ds. Płodności i Embriologii (HFEA), tylko dla osób indywidualnie zatwierdzonych przez HFEA, dla których jest mało prawdopodobne, aby preimplantacyjna diagnostyka genetyczna była pomocna, i tylko za świadomą zgodą, że ryzyko i korzyści nie są dobrze rozumiane.
Odpowiednie mutacje występują u około 0,5% populacji, a choroba dotyka około jednej osoby na 5000 (0,02%) — odsetek osób dotkniętych chorobą jest znacznie mniejszy, ponieważ komórki zawierają wiele mitochondriów, z których tylko niektóre są nosicielami mutacji, a liczba zmutowanych mitochondria muszą osiągnąć próg, aby wpłynąć na całą komórkę, a wiele komórek musi zostać dotkniętych, aby osoba wykazała chorobę.
Średnią liczbę urodzeń rocznie wśród kobiet zagrożonych przenoszeniem choroby mtDNA szacuje się na około 150 w Wielkiej Brytanii i 800 w Stanach Zjednoczonych .
Przed rozwojem MRT oraz w miejscach, gdzie nie jest to legalne lub wykonalne, opcje reprodukcyjne dla kobiet zagrożonych przeniesieniem choroby mtDNA i chcących zapobiec przeniesieniu obejmowały jajo innej kobiety, adopcję lub bezdzietność.
Funkcja tkanki
Autologiczne mitochondria wyekstrahowane ze zdrowej tkanki i dostarczone do uszkodzonej tkanki były stosowane w leczeniu noworodków z upośledzeniem funkcji serca. Alternatywy dla tego podejścia obejmują zastosowanie pozaustrojowego oksygenatora membranowego (ECMO) lub przeszczep tkanki lub narządu.
Techniki
Zapłodnienie in vitro polega na pobraniu komórki jajowej od kobiety, pobraniu nasienia od mężczyzny, zapłodnieniu komórki jajowej plemnikiem, umożliwieniu, aby zapłodniona komórka jajowa utworzyła blastocystę , a następnie przeniesieniu blastocysty do macicy. MRT obejmuje dodatkową komórkę jajową od osoby trzeciej oraz manipulację zarówno komórką jajową biorcy, jak i komórką jajową dawcy. [ potrzebne źródło ]
Od 2016 r. Stosowano trzy techniki MRT: transfer wrzeciona matki (MST); transfer przedjądrowy (PNT); oraz najnowszą technikę, Polar Body Transfer (PBT). Oryginalna technika, w której cytoplazma zawierająca mitochondria pobrana z komórki jajowej dawcy jest po prostu wstrzykiwana do komórki jajowej biorcy, nie jest już używana.
Podczas transferu wrzeciona matki komórka jajowa jest usuwana z biorcy, a gdy znajduje się ona w metafazie II etapu podziału komórki, usuwany jest kompleks wrzeciono-chromosom; część cytoplazmy pochodzi z nim, więc prawdopodobnie niektóre mitochondria zostaną uwzględnione. Kompleks wrzeciono-chromosom jest wprowadzany do oocytu dawcy, z którego jądro zostało już usunięte. Ta komórka jajowa jest zapładniana nasieniem i pozwalana na utworzenie blastocysty, którą można następnie zbadać za pomocą preimplantacyjnej diagnostyki genetycznej w celu sprawdzenia mutacji mitochondrialnych przed wszczepieniem do macicy biorcy.
W transferze przedjądrowym komórka jajowa jest usuwana z biorcy i zapładniana plemnikiem. Oocyt dawcy zostaje zapłodniony nasieniem tej samej osoby. Przedjądrza męskie i żeńskie są usuwane z każdego zapłodnionego jaja przed ich połączeniem, a przedjądrza z zapłodnionego jaja biorcy są wprowadzane do zapłodnionego jaja dawcy. Podobnie jak w przypadku MST, niewielka ilość cytoplazmy z jaja biorcy może zostać przeniesiona i podobnie jak w przypadku MST, zapłodniona komórka jajowa może utworzyć blastocystę, którą można następnie zbadać za pomocą preimplantacyjnej diagnostyki genetycznej w celu sprawdzenia mutacji mitochondrialnych przed wszczepieniem do macicy biorcy.
W transferze ciała polarnego ciało polarne (mała komórka z bardzo małą cytoplazmą, która powstaje podczas podziału komórki jajowej) od biorcy jest używane w całości, zamiast materiału jądrowego wyekstrahowanego z normalnego jaja biorcy; można tego użyć w trybie MST lub PNT. Ta technika została po raz pierwszy opublikowana w 2014 r. I od 2015 r. Nie była konsekwentnie powtarzana, ale jest uważana za obiecującą, ponieważ istnieje znacznie zmniejszona szansa na przeniesienie mitochondriów od biorcy, ponieważ ciała polarne zawierają bardzo mało mitochondriów i nie obejmuje ekstrakcji materiału z jaja biorcy.
Transfer cytoplazmatyczny
Transfer cytoplazmatyczny został pierwotnie opracowany w latach 80. XX wieku w trakcie podstawowych badań przeprowadzonych na myszach w celu zbadania roli, jaką części komórki poza jądrem odgrywają w rozwoju embrionalnym. W tej technice cytoplazma , w tym białka, informacyjnego RNA (mRNA), mitochondria i inne organelle, jest pobierany z jaja dawcy i wstrzykiwany do jaja biorcy, w wyniku czego powstaje mieszanina mitochondrialnego materiału genetycznego. Technikę tę zaczęto stosować pod koniec lat 90. w celu „wzmocnienia” komórek jajowych starszych kobiet, które miały problemy z poczęciem i doprowadziły do narodzin około 30 dzieci. Pojawiły się obawy, że mieszanka materiału genetycznego i białek może powodować problemy epigenetyczne kolizje lub różnice w zdolności materiału biorcy i dawcy do wpływania na proces wywoływania lub w wyniku wstrzyknięcia materiału dawcy. Po tym, jak troje dzieci urodzonych tą techniką miało zaburzenia rozwojowe (dwa przypadki zespołu Turnera i jeden przypadek całościowych zaburzeń rozwojowych ( zaburzenie ze spektrum autyzmu ), FDA zakazała tej procedury do czasu, gdy badanie kliniczne udowodni jej bezpieczeństwo. Od 2015 r. to badanie nie zostało przeprowadzone, ale procedura była stosowana w innych krajach.
Pokrewne podejście wykorzystuje autologiczne mitochondria pobrane ze zdrowej tkanki w celu zastąpienia mitochondriów w uszkodzonej tkance. Techniki przenoszenia obejmują bezpośrednie wstrzyknięcie do uszkodzonej tkanki i wstrzyknięcie do naczyń dostarczających krew do tkanki.
Ryzyka
Rozród wspomagany za pomocą MRT obejmuje preimplantacyjne badania genetyczne matki, preimplantacyjną diagnostykę genetyczną po zapłodnieniu komórki jajowej oraz zapłodnienie in vitro . Wiąże się z całym ryzykiem tych procedur.
Ponadto obie procedury stosowane w MRT pociągają za sobą własne ryzyko. Na jednym poziomie procedury fizycznie niszczą dwa oocyty, usuwając jądrowy materiał genetyczny z jaja biorcy lub zapłodnionego jaja i wprowadzając jądrowy materiał genetyczny do zapłodnionego lub zapłodnionego jaja dawcy; manipulacje w przypadku obu procedur mogą powodować różne formy szkód, które nie były dobrze rozumiane od 2016 r.
Matczyne mitochondria zostaną przeniesione do komórki jajowej dawcy; od 2016 r. oszacowano, że stosując techniki stosowane obecnie w Wielkiej Brytanii, matczyne mitochondria będą zawierać tylko około 2% lub mniej mitochondriów w powstałym jaju, poziom uznany przez HFEA za bezpieczny i mieszczący się w granicach zmienności mitochondriów, które większość ludzi Posiadać.
Ponieważ procedury MRT obejmują działania w określonych momentach podczas rozwoju jaj i zapłodnienia oraz obejmują manipulowanie jajami, istnieje ryzyko, że jaja mogą dojrzewać nieprawidłowo lub że zapłodnienie może nastąpić nienormalnie; od 2016 r. HFEA uznała, że techniki laboratoryjne w Wielkiej Brytanii były wystarczająco dobrze rozwinięte, aby zarządzać tymi zagrożeniami, aby postępować ostrożnie z udostępnianiem MRT.
Ponieważ mitochondria w końcowej komórce jajowej będą pochodzić od strony trzeciej, innej niż dwie strony, których DNA znajduje się w jądrze, oraz ponieważ jądrowy DNA koduje geny, które wytwarzają niektóre białka i mRNA wykorzystywane przez mitochondria, istnieje teoretyczne ryzyko niekorzystnych interakcje „mito-jądrowe”. Chociaż tym teoretycznym ryzykiem można by zarządzać, próbując dopasować haplotyp dawcy i biorcy, od 2016 r. Nie było dowodów na to, że jest to rzeczywiste ryzyko.
Ponieważ MRT jest stosunkowo nową technologią, istnieją obawy, że nie jest ona jeszcze bezpieczna do użytku publicznego, ponieważ przeprowadzono ograniczone badania, w których wykorzystano MRT na dużych modelach zwierzęcych.
Wreszcie istnieje ryzyko epigenetycznej modyfikacji DNA w jądrze i mitochondriach, spowodowanej samą procedurą lub interakcjami mito-jądrowymi. Od 2016 r. Ryzyko to wydawało się minimalne, ale było monitorowane przez długoterminowe badania dzieci urodzonych w wyniku zabiegu.
Historia
W Stanach Zjednoczonych w 1996 roku embriolog Jacques Cohen i inni z Institute for Reproductive Medicine and Science , Saint Barnabas Medical Center w Livingston, New Jersey, po raz pierwszy zastosowali transfer cytoplazmatyczny w procedurze wspomaganego rozrodu u ludzi. W 1997 roku dzięki tej procedurze urodziło się pierwsze dziecko. W 2001 roku Cohen i inni poinformowali, że przy użyciu jego techniki urodziło się dziesięcioro pojedynczych dzieci, bliźniaków i czworaczka w jego klinice w New Jersey oraz sześcioro kolejnych dzieci w Izraelu. Stosując modyfikacje jego procedury, dziecko urodziło się o godz Eastern Virginia Medical School , pięcioro dzieci w klinice leczenia niepłodności Lee Women's Hospital w Taichung na Tajwanie . bliźniaki w Neapolu we Włoszech i bliźniaczki w Indiach. W sumie od 2016 r. Zgłoszono, że 30–50 dzieci na całym świecie urodziło się przy użyciu transferu cytoplazmatycznego.
W 2002 roku amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków (FDA) zwróciła się do Komitetu Doradczego ds. Modyfikatorów Odpowiedzi Biologicznej o poradę w sprawie techniki transferu cytoplazmy w leczeniu niepłodności. Komitet ten uważał, że w momencie nieumyślnego przeniesienia chromosomów i zwiększonego przeżycia nieprawidłowych zarodków istniało ryzyko. FDA poinformowała kliniki, że uważają technikę transferu cytoplazmatycznego za nową metodę leczenia i jako taka wymagałaby nowego leku badawczego (IND) aplikacja. Klinika Cohena rozpoczęła aplikację pre-IND, ale potem klinika stała się prywatna, fundusze na aplikację wyschły, aplikacja została porzucona, zespół badawczy rozwiązany, a procedura transferu cytoplazmatycznego wypadła z łask. W 2016 r. 12 (z 13) rodziców dzieci urodzonych z wykorzystaniem transferu cytoplazmatycznego w Centrum św. Barnaby wzięło udział w ograniczonym badaniu uzupełniającym za pośrednictwem kwestionariusza internetowego. Dzieci w wieku 13–18 lat nie zgłaszały większych problemów.
W 2009 roku zespół z Japonii opublikował badania dotyczące dawstwa mitochondriów. W tym samym roku zespół kierowany przez naukowców z Oregon Health & Science University opublikował wyniki dawstwa mitochondriów u małp; zespół ten opublikował aktualizację informującą o stanie zdrowia małp urodzonych tą techniką, a także o dalszych pracach wykonanych na ludzkich embrionach.
Badania na ludziach z oocytami w 2010 roku przez Cravena i in. udało się ograniczyć przenoszenie zmutowanego mtDNA. Wyniki badania wykazały średni transfer DNA (tDNA) pozostanie poniżej 2% we wszystkich eksperymentalnych zarodkach. Dotyczyło to zarówno metod przesyłania MI-SCC, jak i PN MTR. Badania te nie wykraczały poza stadium blastocysty ze względów etycznych i nadal istnieją obawy, czy wyniki uzyskane ze stadium blastocysty są realnymi reprezentacjami całych zarodków. Ze względu na te spekulacje oraz w celu zwiększenia rentowności MTR jako bezpiecznej i skutecznej techniki, należałoby rozpocząć dalsze badania i próby kliniczne w celu przetestowania długoterminowej skuteczności MTR u ludzi.
Badania w Wielkiej Brytanii
W Wielkiej Brytanii, w następstwie eksperymentów na zwierzętach i zaleceń komitetu ekspertów powołanego przez rząd, w 2001 r. Przyjęto przepisy dotyczące zapłodnienia człowieka i embriologii (celów badawczych), regulujące i zezwalające na badania na embrionach ludzkich. W 2004 r. Newcastle University złożył wniosek o licencję na opracowanie transferu przedjądrowego w celu uniknięcia przenoszenia chorób mitochondrialnych i otrzymał licencję w 2005 r. Po dalszych badaniach przeprowadzonych przez Newcastle i Wellcome Trust , przegląd naukowy, konsultacje społeczne i debata, rząd Wielkiej Brytanii zalecił zalegalizowanie dawstwa mitochondriów w 2013 r. W 2015 r. parlament uchwalił przepisy dotyczące zapłodnienia ludzkiego i embriologii (dawstwo mitochondrialne), które weszły w życie 29 października 2015 r., zezwalające na dawstwo ludzkich mitochondriów legalne w Wielkiej Brytanii. Urząd ds. Płodności i Embriologii Człowieka (HFEA) został upoważniony do licencjonowania i regulowania centrów medycznych, które chciały wykorzystywać dawstwo ludzkich mitochondriów. W lutym 2016 r. Narodowa Akademia Nauk Stanów Zjednoczonych opublikowała raport opisujący aktualne wówczas technologie i związane z nimi kwestie etyczne.
Komitet ds. Bezpieczeństwa HFEA wydał swój czwarty raport w listopadzie 2016 r., zalecając procedury, zgodnie z którymi HFEA powinna zezwolić na MRT, HFEA wydała swoje przepisy w grudniu 2016 r. i przyznała pierwszą licencję (dla Newcastle Fertility Center ; Newcastle upon Tyne Hospital NHS Foundation Trust kierowana przez dr Jane Stewart jako osoba odpowiedzialna przed HFEA) w marcu 2017 r. Między sierpniem 2017 r. a styczniem 2019 r. HFEA otrzymała od kobiet 15 próśb o poddanie się MRT, z których 14 zostało rozpatrzonych pozytywnie. Od 2020 r., Jeśli w wyniku tych procedur urodziły się dzieci, szczegóły nie zostały opublikowane ze względu na wolę rodziców.
Douglass Turnbull , siła napędowa badań mitochondrialnych na Newcastle University, otrzymał tytuł szlachecki w 2016 roku.
Zespół Johna Zhanga
W 2016 roku John Zhang i mieszany zespół naukowców z Meksyku i Nowego Jorku wykorzystali technikę transferu wrzeciona, aby pomóc jordańskiej kobiecie urodzić chłopca. Matka miała chorobę Leigha i miała już cztery poronienia i dwoje dzieci, które zmarły z powodu tej choroby. Valery Zukin, dyrektor kliniki Nadiya w Kijowie na Ukrainie, poinformował w czerwcu 2018 r., że tamtejsi lekarze zastosowali metodę transferu przedjądrowego MRT, aby pomóc urodzić czterem kobietom (trzem chłopcom i dziewczynce) i trzem kobietom zajść w ciążę (jednej z Szwecja); zespół miał 14 nieudanych prób. W styczniu 2019 roku poinformowano, że przy użyciu MRT urodziło się siedmioro dzieci. Lekarze najpierw uzyskali zgodę komisji etycznej i komisji rewizyjnej Ukraińskiego Stowarzyszenia Medycyny Rozrodu i Ukraińskiej Podyplomowej Akademii Medycznej pod auspicjami Ministerstwo Zdrowia Ukrainy ; na Ukrainie nie było prawa przeciwko MRT. Jedno z pierwszych dzieci, chłopiec, urodziło się 34-letniej kobiecie w styczniu 2017 r., a wyniki badań genetycznych były prawidłowe. W sierpniu i październiku 2017 r. brytyjska HFEA zatwierdziła MRT dla dwóch kobiet, które miały mutację genetyczną w mitichondriach, która powoduje padaczkę miokloniczną z postrzępionymi czerwonymi włóknami . W styczniu 2019 r. firma Embryotools z Barcelony w Hiszpanii ogłosiła, że 32-letnia Greczynka zaszła w ciążę przy użyciu techniki transferu wrzeciona. MRT nie było legalne w Hiszpanii, więc przeprowadzili proces w Grecji, gdzie nie było prawa zabraniającego MRT. Pomógł im Instytut Życia w Atenach w Grecji i uzyskały zgodę greckiego Krajowego Urzędu ds. Rozrodu Wspomaganego. Ciężarna Greczynka miała już cztery nieudane zapłodnienia in vitro i dwukrotnie operację z powodu endometriozy .
W sierpniu 2017 roku w liście do dwóch klinik, w tym Zhang, FDA ostrzegła , że technika ta nie powinna być sprzedawana w USA
2018 – obecnie
W czerwcu 2018 r. Senacka Komisja ds. Spraw Społecznych Senatu Australii zaleciła krok w kierunku legalizacji MRT, aw lipcu 2018 r. Senat Australii to poparł. Badania i kliniczne zastosowania MRT były nadzorowane przez prawa wydane przez rządy federalne i stanowe. Przepisy stanowe były w większości zgodne z prawem federalnym. We wszystkich stanach ustawodawstwo zabraniało stosowania technik MRT w klinice, a z wyjątkiem Australii Zachodniej badania nad ograniczonym zakresem MRT były dozwolone do 14 dnia rozwoju zarodka, pod warunkiem uzyskania licencji. W 2010 roku inż. Poseł Mark Butler, ówczesny minister federalny ds. zdrowia psychicznego i starzenia się, powołał niezależną komisję do przeglądu dwóch odpowiednich ustaw: Ustawa o zakazie klonowania ludzi w celu reprodukcji z 2002 r. oraz Ustawa o badaniach z udziałem ludzkich embrionów z 2002 r . . W raporcie komisji, opublikowanym w lipcu 2011 r., zalecono, aby istniejące przepisy pozostały niezmienione. Australijska Narodowa Rada ds. Zdrowia i Badań Medycznych wydała dwa raporty dotyczące legalizacji MRT w czerwcu 2020 r. W 2022 r. Parlament Australii uchwalił ustawę Maeve, legalizującą MRT na podstawie określonej licencji dawstwa mitochondriów na potrzeby badań i szkoleń oraz w warunkach klinicznych.
Singapur rozważał również, czy zezwolić na MRT w 2018 roku.
W 2018 roku naukowcy ogłosili zastosowanie MRT do przywrócenia funkcji tkanki serca u noworodków z upośledzeniem funkcji serca. Uszkodzone komórki serca wchłonęły mitochondria wyekstrahowane ze zdrowej tkanki i powróciły do użytecznej aktywności.
Społeczeństwo i kultura
Rozporządzenie
Od lutego 2016 r. Stany Zjednoczone nie miały przepisów regulujących dawstwo mitochondriów, a Kongres zabronił FDA oceniania wszelkich wniosków obejmujących wszczepianie kobietom zmodyfikowanych embrionów.
Wielka Brytania jako pierwszy kraj zalegalizowała procedurę: główny lekarz Wielkiej Brytanii zalecił jej zalegalizowanie w 2013 roku; parlament uchwalił w 2015 r. przepisy dotyczące zapłodnienia ludzkiego i embriologii (dawstwa mitochondriów), a organ regulacyjny opublikował rozporządzenia w 2016 r.
Etyka
Pomimo obiecujących wyników obu technik, transferu przedjądrowego i transferu wrzeciona, wymiana genów mitochondrialnych budzi obawy natury etycznej i społecznej.
Donacja mitochondrialna obejmuje modyfikację linii zarodkowej , a zatem takie modyfikacje byłyby przekazywane kolejnym pokoleniom. Kontrowersje budzi również wykorzystywanie ludzkich embrionów do badań in vitro, ponieważ zarodki są tworzone specjalnie do badań, a dawczynie komórek jajowych są nakłaniane do poddania się zabiegowi za wynagrodzeniem finansowym.
Donacja mitochondrialna może również wywierać wpływ psychologiczny i emocjonalny na potomstwo poprzez wpływ na poczucie tożsamości danej osoby. Etycy zastanawiają się, czy struktura genetyczna dzieci urodzonych w wyniku wymiany mitochondriów może wpłynąć na ich samopoczucie emocjonalne, gdy uświadomią sobie, że różnią się od innych zdrowych dzieci poczętych z dwojga rodziców.
Przeciwnicy twierdzą, że naukowcy „ bawią się w Boga ” i że dzieci z trojgiem genetycznych rodziców mogą doznać zarówno szkód psychicznych, jak i fizycznych.
Z drugiej strony James Grifo, badacz z New York University , krytyk amerykańskiego zakazu, argumentował, że społeczeństwo „nigdy nie dokonałoby takich postępów w leczeniu niepłodności, jakie mamy, gdyby te zakazy zostały nałożone 10 lat” wcześniej.
W dniu 3 lutego 2016 r. Instytut Medycyny Narodowej Akademii Nauk, Inżynierii i Medycyny opublikował raport zlecony przez Amerykańską Agencję ds . kontynuować. Raport zatytułowany Techniki wymiany mitochondriów: kwestie etyczne, społeczne i polityczne , analizuje wiele aspektów argumentów dotyczących MRT i dochodzi do wniosku, że kontynuowanie badań klinicznych nad MRT jest „etycznie dopuszczalne”, o ile spełnione są określone warunki. Zalecił, aby początkowo tę technikę stosować wyłącznie w przypadku embrionów męskich, aby mieć pewność, że DNA z potencjalną chorobą mitochondrialną nie zostanie przekazane dalej.
W 2018 roku Carl Zimmer porównał reakcję na eksperyment He Jiankui z edycją ludzkich genów do debaty na temat MRT.