Когда речь заходит о вспомогательных репродуктивных технологиях, первое, что приходит на ум, — это счастье долгожданного родительства. Однако за десятилетия применения ЭКО накопилось достаточно данных, заставляющих задуматься о более отдалённых последствиях такого способа зачатия. Недавно мне попалась на глаза работа китайских исследователей, которая предлагает неожиданное объяснение тому, почему у людей, появившихся на свет благодаря лабораторным манипуляциям, в зрелом возрасте чаще диагностируют целый ряд серьёзных заболеваний.
Сам метод экстракорпорального оплодотворения известен с 1978 года и с тех пор стал почти рутинной процедурой. Яйцеклетки извлекают из яичников, соединяют со сперматозоидами в чашке Петри, а затем один или несколько эмбрионов переносят в матку. Всё выглядит отлаженным и безопасным, но эпидемиологические исследования, охватившие большие группы людей, постепенно начали выявлять тревожную закономерность: у таких детей в старшем возрасте несколько выше риск неврологических расстройств, проблем с сердцем и сосудами, диабета, ожирения и даже онкологии.
Долгое время биологическая подоплёка этого явления оставалась загадкой. И вот теперь учёные из нескольких научных и медицинских центров Китая, опубликовавшие результаты в American Journal of Obstetrics and Gynecology, выдвинули гипотезу, которая кажется мне весьма убедительной. Они предположили, что всему виной стресс, которому подвергаются эмбрионы во время лабораторных процедур. Искусственные питательные среды, перепады температуры, механические воздействия — всё это не проходит бесследно для крошечного организма, находящегося на самой ранней стадии развития.
На снимке — подготовка культуральных чашек для сбора яйцеклеток в берлинской лаборатории Центра репродуктивной медицины. Именно в таких условиях эмбрионы проходят первые дни своего существования, и именно эти условия, как выясняется, могут запускать нежелательные геномные процессы.
Прыгающие гены как индикатор стресса
Чтобы разобраться в механизме, исследователи обратили внимание на мобильные генетические элементы LINE-1. Это так называемые прыгающие гены, или транспозоны, которые способны перемещаться внутри генома, копировать себя и встраивать копии в новые участки ДНК. Такой процесс перестройки генома особенно активен на этапе эмбрионального развития, и, что важно, эксперименты на мышах показали: повышенная активность транспозонов может служить маркером стресса, перенесённого в раннем возрасте.
Логика учёных была проста: если ЭКО создаёт для эмбрионов стрессовую среду, то у детей, зачатых таким способом, активность LINE-1 должна быть выше, чем у их сверстников, появившихся на свет естественным путём. Для проверки этой идеи собрали образцы пуповинной крови у 33 детей, зачатых с помощью ЭКО, и у 42 детей из контрольной группы. Затем провели полногеномное секвенирование ДНК и рассчитали общую долю элементов LINE-1 в геноме каждого ребёнка.
Особую ценность исследованию придаёт то, что в него включили три пары сиблингов — родных братьев и сестёр, один из которых был зачат с помощью ЭКО, а другой естественным путём. Такой подход позволил учесть генетические особенности семьи и выделить именно влияние лабораторных процедур, а не наследственности. Результат оказался однозначным: в геномах детей, зачатых через ЭКО, доля ДНК типа LINE-1 была заметно выше, чем у их братьев и сестёр, зачатых естественно. И эта закономерность прослеживалась во всех трёх парах.
Гены, которые оказались в зоне риска
Но самое интересное началось, когда учёные стали анализировать, какие именно гены расположены на участках генома, изменённых транспозонами, и в пределах 500 тысяч пар оснований от них. Выяснилось, что в этих зонах сконцентрированы гены, связанные с метаболическими, сердечно-сосудистыми, нейропсихиатрическими и онкологическими заболеваниями. Иными словами, те самые патологии, риск развития которых ассоциирован с зачатием методом ЭКО, имеют прямое отношение к участкам генома, подвергшимся перестройке под воздействием LINE-1.
Исследователи выявили 11 участков генома, по которым группы различались частотой встраивания LINE-1, и 14 участков, различавшихся частотой удаления этих элементов. Это говорит о том, что стресс, пережитый эмбрионом в лабораторных условиях, не просто временно активирует транспозоны, а приводит к стойким изменениям в структуре ДНК, которые сохраняются на всю жизнь и могут определять предрасположенность к целому спектру заболеваний.
Мне кажется важным подчеркнуть: речь не идёт о том, что ЭКО вредно само по себе или что от него следует отказаться. Речь о другом — о том, что мы наконец начинаем понимать биологические механизмы, стоящие за давно замеченными эпидемиологическими закономерностями. А понимание механизмов — это первый шаг к тому, чтобы научиться их корректировать. Возможно, в будущем удастся создать такие условия культивирования эмбрионов, которые минимизируют стресс и, следовательно, снижают риск нежелательных геномных перестроек.
Пока же это исследование — ещё один аргумент в пользу того, что вспомогательные репродуктивные технологии требуют не только технического совершенствования, но и глубокого биологического осмысления их долгосрочных последствий. Ведь за каждым ребёнком, рождённым с помощью ЭКО, стоит не только радость родителей, но и целая жизнь, качество которой во многом определяется тем, что происходило с эмбрионом в первые дни его существования.