Перенос зародышевой митохондриальной материнской , отцовской и донерской ДНК у приматов
Задача исследования
Выявить долгосрочные последствия для развития, репродукции и генетики митохондриальной заместительной терапии (МЗТ) у приматов.
Краткое резюме
Отдаленные исследования МЗТ макак-резусов (Macaca mulatta), полученных с донорской мтДНК, которая чрезвычайно далека от исходного материнского аналога, показывают, что их рост, общее состояние здоровья и фертильность ничем не примечательны и похожи на контрольные.
Актуальность исследования
Мутации митохондриальных генов вносят свой вклад в широкий спектр неизлечимых заболеваний человека. МЗТ через перенос веретена в ооцитах была разработана и предложена для предотвращения передачи патогенных мутаций мтДНК от матери к ребенку.
Дизайн исследования
В исследовании представлены исследования отдаленных последствий общего состояния здоровья, фертильности, а также передачи и сегрегации родительских гаплотипов мтДНК в различных тканях и органах у пяти взрослых макак-резусов МЗТ и их потомства.
Материалы и методы
МЗТ была выполнена путем переноса веретена деления между ооцитами метафазы II из генетически дивергентных популяций макак-резусов. После оплодотворения яйцеклеток спермой гетероплазматические зиготы содержали неравную смесь трех родительских геномов: донорской (≥97%), материнской (≤3%) и отцовской (≤0,1%) митохондриальной (мт)ДНК. Обезьяны МЗТ были выращены до совершеннолетия, и их развитие и общее состояние здоровья регулярно контролировались. Репродуктивную пригодность самцов и самок МЗТ-макак оценивали путем временного спаривания и получения живого потомства. Относительный вклад донорской, материнской и отцовской мтДНК измеряли методом секвенирования всего митохондриального генома во всех органах и тканях МРТ-животных и их потомства.
Результаты
Как самцы, так и самки макак-резуса МЗТ, содержащие неравную смесь трех родительских геномов: донорской (≥97%), материнской (≤3%) и отцовской (≤0,1%) мтДНК, по достижении зрелости были здоровы, фертильны, и большинство животных стабильно сохраняли исходное соотношение родительской гетероплазмии мтДНК, а донорская мтДНК передавалась от самок потомству. Однако у одной обезьяны из четырех проанализированных первоначально незначительные уровни гетероплазмии материнской мтДНК существенно увеличились до 17% в отдельных внутренних тканях и органах. Кроме того, две обезьяны показали вклад отцовской мтДНК до 33% в отдельные внутренние ткани и органы.
Ограничения
Выводы в этом исследовании были сделаны на относительно небольшом количестве обезьян МЗТ и только на одной самке F1 (первое поколение). Кроме того, МЗТ обезьян включала два гаплотипа мтДНК дикого типа, но не соответствующие заболеванию варианты. Для полного определения безопасности и эффективности МЗТ для человека потребуются клинические наблюдения за детьми, родившимися после этой терапии.
Широкая трактовка результатов
Наши данные показывают, что МЗТ совместима с нормальным постнатальным развитием, включая общее здоровье и репродуктивную пригодность у нечеловеческих приматов, без каких-либо обнаруженных побочных эффектов. «Несовпадающая» донорская мтДНК у МЗТ-животных даже из генетически отдаленных гаплотипов мтДНК не вызывала вторичной митохондриальной дисфункции. Однако перенос материнского или отцовского вклада мтДНК существенно увеличился в отдельных внутренних тканях / органах некоторых МЗТ-животных, что предполагает возможность рецидива мутации мтДНК.