Asistovaná reprodukce ve světle epigenetiky

‚Oplození ve zkumavce‘, ‚oplození in vitro‘ anebo ‚umělé oplodnění‘ nezní samo o sobě kdovíjak přirozeně. Přesto je už po desítky let standardním postupem při léčbě neplodnosti. V současné době dochází k poznání, které pochybnosti o asistované reprodukci podporují.

Louise Brownová, první člověk narozený po mimotělním oplodnění se narodila navečer 25. července 1978. Dnes už má synka Camerona.

Krátce poté, co spatřilo světlo světa první dítě po in vitro oplození (IVF), přirozené pochybnosti přinesly otázky, zda jsou tyto děti zdravé a zda budou moct mít i tito vymodlení potomci vlastní děti. Louise Brownová, první dítě po IVF, tyto obavy zcela rozptýlila až v roce 2006, sice se svým synkem Cameronem, který přišel na svět po přirozeném početí. Plný rozkvět asistované reprodukce už byl dávno v plném proudu a „zlatý věk“ IVF tak trvá dodnes!

Od doby rutinního zavedení technik asistované reprodukce uplynul nějaký čas – dost na to, aby tyto techniky byly dále rozvíjeny, a aby novější a účinnější postupy nahradily ty tradiční (za jakou se považuje i původní IVF). O některých těchto technikách (ICSI apod.) bylo pojednáno už dříve. Poznání a základní studium embryonálního vývoje nastolilo asistované reprodukci palčivé otázky znovu: je asistovaná reprodukce skutečně bezpečná pro naše potomky „počaté“ ve zkumavce? Sice ve všech ohledech, ačkoliv jsou děti zdravé a mohou mít své vlastní přirozenou cestou? Tímto na scénu přichází „horké želízko“ embryonálního vývoje: epigenetika.

Zvětšit obrázek

Pilar Coy, profesorka reprodukční fyziologie na University of Murcia, Španělsko. (Kredit: UM)

Epigenetika, zahrnující modifikace nukleových kyselin i post-translační změny histonů, čímž reguluje genovou expresi a stabilitu genomu. Tímto epigenetika odpovídá za úspěšné oplození, embryonální vývoj, reaktivaci embryonální genomu stejně jako za další vývoj následující po nidaci embrya do stěny dělohy. Epigenetika je odpovědná i za genový imprinting, jehož narušení má za příčinu nepříjemné syndromy, kterými jsou děti po narození a během celého života postiženy. Také proto jsou epigenetické změny dosud pod drobnohledem vědců. Přesto zatím nejsou všechny mechanizmy plně pochopené – proto i vědeckých prací, které by se zabývali otázkou epigeneticky a asistované reprodukce, je jen pomálu. A přitom nejnovější práce přináší neblahá zjištění…

Sebastian Canovas, Molekulární biolog, University of Murcia, Murcia, Španělsko. (Kredit: UM)

Vědci v čele se Sebastianem Canovasem a pod vedením Pilara Coye ze španělské Murcie snesli nezvratné důkazy, že v in vitro podmínkách asistované reprodukce leccos chybí. Vycházeli z předpokladu, že embryo vzniklé in vitro, se významně liší od embryí, která vznikla v přirozených podmínkách. Jako modelový organizmus si zvolili prase a měřítkem „odlišnosti“ embryí vzniklých in vitro si vzali právě epigenetiku, resp. soubor epigenetických změn DNA v buňkách embryí. Jejich pozorování skutečně přineslo nepříliš potěšující závěry – in vitro podmínky početí jsou na hony vzdálené přirozeným podmínkám. Alarmující je, že mezi stiženými geny jsou právě ty, jejichž špatný imprinting může vést k nebezpečným syndromům.

Tekutina ve vejcovodech je v podezření, že obsahuje zatím neznámé látky, které mají za úkol korigovat nastavení genů pomocí mechanismu zvaného epigenetika. (Kredit: Libor Kočí, Biomedical Center, Plzeň)

Je jistě záslužné, že vědecký tým se nespokojil s pouhou proklamací, že „in vitro je špatné“, ale že hledal způsob, jak in vitro podmínky udělat přirozenější. Vědci z Murcie mají již delší dobu spadeno na tekutiny, které se přirozeně vyskytují v reprodukčním traktu samic. A tak není divu, že jejich volba padla na oviduktální tekutinu z vejcovodu samice, se kterou ovulované a oplozené vajíčko přichází přirozeně do styku během přirozeného početí. Samotnou oviduktální tekutinu bychom pak mohli charakterizovat jako koktejl živin, bílkovin, růstových faktorů a dalších elementů, z nichž řadu vůbec neznáme; a tím spíš nevíme, co má každý z nich na starosti. Když však tuto tekutinu přidali do Petriho misek, kde in vitro oplození probíhá, dočkali se pozitivních výsledků, kdy se epigenetika takto ošetřených embryí přiblížila těm, která vznikla přirozeně a byla vypláchnuta z těla prasnice. Představuje tak oviduktální tekutina způsob, jakým lze přirozené podmínky lépe simulovat i v laboratoři kliniky asistované reprodukce?

Práce španělských vědců je jednou z vlašťovek, které poukazují na odvrácenou stranu mince asistované reprodukce, jakkoliv se jedná o dobře míněnou léčbu a pomáhá neplodným párům. Je ale zjevné, že víme příliš málo o embryonálním vývoji i epigenetice na to, abychom dokázali respektovat všechny regulační mechanizmy těchto okamžiků, tolik důležitých pro nově vzniklý život. Bude tedy ještě nějaký čas trvat, než bude asistovaná reprodukce úplně kvalifikovaným zásahem bez negativních efektů, o nichž často a dlouho vůbec nevíme.

Genový imprinting

Většina genů, přítomná ve dvojím vyhotovení na dvou alelách homologních chromozómů (jeden od matky, druhý od otce), je exprimovaná z obou těchto alel. Výjimky však potvrzují pravidlo a jednou z těchto výjimek je i genový imprinting („vtisknutí“). Zde totiž dochází k expresi pouze jediné alely.

Pracoviště a kontakt na autora.

Geny, které podléhají imprintingu, nejčastěji kódují růstové faktory, a tak je pro embryonální vývoj vysvětlení nabíledni: matka „vypíná“ své geny, které potomkovi vložila do vínku. Tím usměrňuje potomka, kterého nese pod srdcem, v jeho růstu – ten exprimuje pouze otcovskou část genomu a tvoří poloviční množství růstového faktoru, než bychom od bi-alelického založení genu očekávali. V menším měřítku tento princip funguje i opačně – kdy se exprimuje jen mateřská alela genu a „ztišena“ je ta otcovská.
Imprintovaných genů je jen zlomek (necelá stovka) z cca 20 tisíc genů v lidském genomu. A přesný vzorec zapnutých a vypnutých genů, vtisknutých do genetické informace pocházející od matky a otce, je označován jako imprinting. Poruchy imprintingu na 15. chromozómu člověka vede k Prader-Williho syndromu anebo Angelmanově syndromu. Oba syndromy mají odlišné klinické příznaky, přičemž příčina se liší „pouze“ v tom, na kterém z homologních chromozómů došlo k poruše imprintingu (neadekvátní zapnutí/vypnutí), zda na mateřském anebo otcovském.

Autor: Jan Nevoral

Datum: 18.02.2017

Tisk článku

Související články:

Samečci vyrobení v Honolulu nemají Y chromozom a přesto mají potomky Autor: Josef Pazdera (06.02.2016)
Methylace DNA: nové poznatky revolučního rozměru Autor: Jan Nevoral (10.04.2016)
I s mizernou spermií lze zahrát dobré divadlo Autor: Jan Nevoral (24.04.2016)
Lidská embrya ještě nikdy nebyla ve zkumavce tak dlouho Autor: Jan Nevoral (09.06.2016)
Na oplození není nikdy pozdě Autor: Jan Nevoral (20.09.2016)
Narodil se první „GM chlapeček“ s genomem od tří rodičů a je zdráv Autor: Josef Pazdera (04.10.2016)
Lesk a bída asistované reprodukce: jsme na začátku konce? Autor: Jan Nevoral (25.10.2016)

Diskuze:

Neplodnost

Alexandr Kostka,2017-02-20 13:29:02

Možná by neuškodilo řešit etiku takové léčby. Pomoci neplodným, kteří nemohou třeba z důvodu zranění, nebo nemoci (infekční) je naprosto správné. Ovšem "léčba" jedinců, kteří mají nemožnost přirozeně zplodit potomky danou geneticky, je velmi špatný nápad. Jasně, "reproduikční kliniky" rády poslouží, zákazník je fajn a mají jistotu, že za 20 let přijde potomek se stejným problémem, ale to opravdu není vhodné v době, kdy je lidí o pár miliard víc, než může tato planeta dlouhodobě uživit.