Ученые предложили новый способ снижения рисков при ЭКО

Сибирские ученые разработали метод, который позволяет на эмбриональной стадии развития обнаружить мутации, ответственные за формирование половых клеток с нарушениями.

При использовании такого способа тестирования станет возможным отбирать наиболее перспективные эмбрионы для экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) и выявлять нарушения у пар, которые не могут завести ребенка. В перспективе исследование поможет сократить количество репродуктивных проблем в следующих поколениях.

Существующие методы преимплантационного генетического тестирования, которое проводится в ходе ЭКО, позволяют выбрать наиболее перспективные эмбрионы для переноса, сообщает «Научная Россия». Но анализируются они преимущественно на наличие анеуплодий ― нарушений, при которых в клетке изменено число хромосом. У здорового человека 46 хромосом: по 23 от каждого из родителей. В нормальной ситуации они распределены по парам, где одна хромосома унаследована от отца, а вторая ― от матери.

В случае анеуплоидии некоторые гены могут быть утрачены или дублированы, что приводит к нарушению развития ребенка, проблемам со здоровьем и генетическим заболеваниям. Нарушения возникают преимущественно при делении половых клеток, а частота их возникновения повышается с возрастом матери.

Но возможны и другие хромосомные аномалии ― сбалансированные транслокации. В отдельных ситуациях внутри ДНК образуется разрыв, который восстанавливается с нарушениями: фрагмент одной хромосомы может поменяться местом с фрагментом хромосомы из другой пары. Таким образом количество генетического материала сохраняется, но нарушается его естественная структура. Сбалансированные перестройки с одинаковой частотой могут возникать и у мужчин, и у женщин и затем передаваться следующему поколению.

В отличие от анеуплодии, сбалансированные транслокации не могут быть выявлены в рамках рутинного преимплантационного генетического тестирования, применяемого в клиниках ЭКО. Соответственно, сохраняется риск передачи патологии ребенку, у которого в будущем, как и у родителей, могут возникнуть репродуктивные проблемы. Обнаружить сбалансированные транслокации ранее было возможно, только проводя дополнительные анализы у родителей. Но это дорогие методы, а потому они редко применяются в практике.

Ученые создали методику генетического анализа эмбрионов, способную выявлять сбалансированные транслокации. Она основана на технологии Hi-С: этот метод, разработанный в 2009 г., позволяет изучать трехмерную структуру ДНК в ядре клетки, определяя, какие участки генома физически взаимодействуют между собой. Так возможно выявлять нарушения архитектуры хромосом. Ранее специалисты проводили поиск хромосомных перестроек методом Hi-С, используя материалы с большим количеством клеток, например выделяя и анализируя клетки крови.

Сибирские ученые первыми в мире разработали метод изучения эмбрионов на ранних стадиях развития, используя ограниченное количество клеток: в среднем от пяти до десяти.

Ученые анализируют, как часто разные участки ДНК контактируют между собой: эта информация позволяет понять, есть ли увеличенные частоты контактов между разными хромосомами, что может указывать на перестройки у эмбриона.

«Преимущество нашей разработки в том, что для обнаружения перестройки нам не нужна информация о хромосомном статусе родителей, в отличие от существующих дорогостоящих и времязатратных методов, которые основаны на детальном анализе структуры перестройки родителя. Более того, в нашем исследовании в выборку попали три эмбриона от одной пары, у которой мы обнаружили паттерны, характерные для хромосомной перестройки. При этом прошлые анализы родителей показывали, что кариотип (структурная и численная организация хромосом) нормальный. После анализа эмбрионов мы увидели признаки перестройки и решили протестировать родителей методом с большим разрешением. Выяснилось, что один из родителей ― действительно носитель хромосомной перестройки. Это объяснило, почему они так долго не могли завести детей», ― рассказала Яна Степанчук.

Так с помощью разработанного метода станет возможным получать больше информации об эмбрионах, выращенных в ходе ЭКО, и снизить риск репродуктивных проблем в следующих поколениях.

Сложностью при исследовании стала нехватка здоровых эмбрионов без генетических изменений, их обычно используют для переноса. В результате ученые не смогли сформировать контрольную группу ― эталонные образцы эмбрионов, с помощью которых автоматическая система могла бы оценивать отклонения от нормы.

Для решения проблемы ученые создали автоматический алгоритм GENA-TECTOR на основе технологий искусственного интеллекта, который анализирует данные внутри одного образца, сравнивая предсказанную и реальную копийность участков ДНК в образце.

«Бóльшая часть эуплоидных эмбрионов (с нормальным хромосомным набором) участвуют в последующих циклах ЭКО, и мы не могли использовать их в исследованиях. Чтобы решить задачу, нам потребовалось создать новый алгоритм для автоматического поиска перестроек, который не полагается на референсную выборку, а использует информацию каждого конкретного образца. Сравнение с существующими алгоритмами при использовании без контрольных образцов показывает, что наш метод существенно точнее», ― подчеркнула Яна Степанчук.

Пока работа остается на стадии проверки концепта. Ученые провели исследования на эмбрионах, не участвующих в последующих циклах ЭКО, и показали, что метод действительно может работать. В перспективе новая система тестирования способна заменить существующие подходы преимплантационного генетического тестирования.  

Следите за NEWS.am Medicine на Facebook и Twitter