Терапија со митохондриска замена

Терапијата со митохондриска замена (МРТ), понекогаш била наречена и митохондријална донација, е замена на митохондриите во една или повеќе клетки за да се спречи или подобри болеста. МРТ настанала како посебна форма на ин витро оплодување во која дел или целата митохондриска ДНК на идното бебе (митохондриска ДНК) може да доаѓа од трето лице. Оваа техника се користи во случаи кога мајките носат гени за митохондриски заболувања. Терапијата била одобрена за употреба во Обединетото Кралство. Втора апликација била да се користат автологни митохондрии за замена на митохондриите во оштетеното ткиво за да се врати ткивото во функционална состојба. Ова било користено во клиничките истражувања во Соединетите Држави за лекување на новороденчињата со компромитации на срцето.
1 Медицинска употреба
1.1 Ин витро оплодување
Терапијата за замена на митохондриите се користела за да се спречел преносот на митохондриски болести од мајка на дете; можело да се врши само во клиники лиценцирани од Управата за човечко оплодување и ембриологија на ОК (HFEA), само за луѓе поединечно одобрени од HFEA, за кои генетската дијагноза пред имплантација веројатно не би била корисна, и само со информирана согласност дека ризиците и придобивките не биле многу добро разбрани.
Релевантните мутации се наоѓале кај околу 0,5% од популацијата и болеста влијаела на околу еден од 5000 индивидуи (0,02%)-процентот на засегнати луѓе бил многу помал бидејќи клетките содржеле многу митохондрии, од кои само некои носат мутации и бројот на мутирани митохондрии треба да достигнат праг за да влијаат на целата клетка, а многу клетки треба да бидат засегнати за лицето да покаже болест.
Просечниот број на раѓања годишно кај жените изложени на ризик за пренесување на митохондриска ДНК болест се проценувало приближно 150 во Обединетото Кралство и 800 во САД.
Пред развојот на МРТ, и на места каде што тоа не е легално или изводливо, репродуктивните опции за жени кои се изложени на ризик за пренесување на митохондриска ДНК болест и кои сакаат да го спречат преносот користеле јајце клетка од друга жена, посвојувале или немале деца.
1.2 Функција на ткиво
Автологните митохондрии кои биле извлечени од здравото ткиво и кои биле доставени до оштетеното ткиво се користат за лекување на новороденчиња со компромитации на срцето. Алтернативите на пристапот вклучуваат употреба на екстракорпорален мембрански оксигенатор (ECMO) или трансплантација на ткиво или органи.
2 Техники
Ин витро оплодувањето вклучувало отстранување на јајце клетки од жена и собирање сперма од маж, оплодување на јајце клетката со сперма, дозволување на оплодената јајце клетка да формира бластоциста, а потоа пренесување на бластоциста во матката. МРТ вклучува дополнителна јајце клетка од трето лице, и манипулација и на јајце клетката примач и на јајце клетката донаторот. 
Од 2016 година се користеле три техники на МРТ: пренос на вретено на мајката (MST); пројадрен трансфер (PNT); и најновата техника, пренос на поларно тело (PBT). Оригиналната техника, во која цитоплазмата која содржела митохондрии земена од донаторско јајце едноставно се инјектирала во јајце клетката примач, веќе не се користи.
За време на трансферот на вретеното на мајката, ооцитот се отстранувал од примачот, а кога бил во фаза II на метафазата на клеточната делба, се отстранувал комплексот вретено-хромозом; дел од цитоплазмата доаѓа со него, така што некои митохондрии најверојатно ќе бидат вклучени. Комплексот вретено-хромозом се вметнувал во донорски ооцит од кој јадрото е веќе отстрането. Оваа јајце клетка била оплодена со помош на сперма и се оставала да формира бластоцист, која потоа може да се испита со генетска дијагноза пред имплантација за да се проверат за митохондриски мутации, пред да се имплантира во матката на примателот.
При пројадрен трансфер, ооцитот се отстранувал од примачот и се оплодувал со сперма. Донаторскиот ооцит се оплодувал со сперма од иста личност. Машките и женските пронуклеуси се отстранувале од секоја оплодена јајце клетка пред нивното спојување, а пронуклеусите од оплодената јајце клетка на примачот се вметнувале во оплодената јајце клетка од донаторот. Како и со MST, мала количина на цитоплазма од јајце-клетката примач може да се пренесе, а како и со MST, на оплодената јајце клетка и се дозволувало да формира бластоциста, која потоа можела да се испита со генетска дијагноза пред имплантација за да се проверат митохондриските мутации пред да се имплантирале во матката на примачот.
Во преносот на поларното тело, поларното тело (мала клетка со многу мала цитоплазма која се создавала кога јајце клетката се дели) од примачот се користи во целост, наместо да се користи јадрен материјал извлечен од нормалното јајце на примачот; ова може да се користи или во MST или PNT. Оваа техника за прв пат била објавена во 2014 година и од 2015 година таа не била постојано реплицирана, но сепак се сметала за ветувачка бидејќи постоела значително намалена шанса за пренесување на митохондриите од примачот бидејќи поларните тела содржеле многу малку митохондрии и не вклучувале екстракција на материјал од јајцето на примачот.
Цитоплазматскиот трансфер првично бил развиен во 1980-тите во текот на основните истражувања спроведени со глувци за проучување на улогата што делови од клетката надвор од јадрото ја играле во развојот на ембрионот. Во оваа техника, цитоплазмата, вклучувајќи протеини, информациска РНК (мРНК), митохондрии и други органели, се земала од донаторско јајце и се инјектирала во јајце-клетката примач, што резултирало со мешавина од митохондријален генетски материјал. Оваа техника почнала да се користи кон крајот на 1990-тите за да ги „засили“ јајце клетките на постарите жени кои имале проблеми со зачнувањето и довело до раѓање на околу 30 бебиња. Била покрената загриженост дека мешавината на генетски материјал и протеини може да предизвика проблеми во однос на епигенетските судири, или разлики во способноста на материјалите од примачот и донаторот да влијаат на процесот на развој, или поради инјектирање на материјалот од донаторот. Откако било откриено дека три деца родени преку оваа техника имале развојни нарушувања (два случаи на Тарнеров синдром и еден случај на продорно развојно нарушување (нарушување на спектарот на аутизам), ФДА ја забранил постапката додека клиничкото испитување не ја докаже нејзината безбедност.
Сродниот пристап користел автологни митохондрии земени од здраво ткиво за да ги замени митохондриите во оштетеното ткиво. Техниките за пренос вклучувале директно инјектирање во оштетеното ткиво и инјектирање во садови кои го снабдувале ткивото со крв.
3 Ризици
Помошната репродукција преку МРТ вклучувала предимплантациски генетски скрининг на мајката, предимплантациона генетска дијагноза по оплодувањето на јајце клетката и ин витро оплодување. Постојат ризици за сите тие постапки.
Дополнително, и двете постапки кои се користеле во МРТ со себе повлекувале свои ризици. На едно ниво, процедурите физички нарушувале два ооцити, отстранувајќи го јадрениот генетски материјал од јајце клетката примач или оплодената јајце клетка и вметнувајќи го јадрениот генетски материјал во неоплодената или оплодената јајце клетка донаторот; манипулациите за двете постапки можеле да предизвикаат различни форми на штета кои не биле добро разбрани од 2016 година.
Мајчините митохондрии ќе биле пренесени на донаторското јајце; од 2016 година се проценувало дека користејќи техники актуелни во ОК, мајчините митохондрии ќе сочинувале само околу 2% или помалку митохондрии во добиената јајце клетка, ниво кое се сметало за безбедно од страна на HFEA и во границите на хетероплазмија што повеќето луѓе имале.
Бидејќи процедурите на МРТ вклучувале активности во прецизни моменти за време на развојот и оплодувањето на јајце клетката, и вклучувале манипулирање со јајце клетките, постоел ризик дека јајце клетките можеле абнормално да созреат или дека оплодувањето можело да се случи абнормално; од 2016 година, HFEA оценила дека лабораториските техники во ОК биле доволно добро развиени за да се справат со овие ризици за да се продолжи внимателно со ставање на МРТ на располагање.
Бидејќи митохондриите во последното јајце потекнувале од трето лице, различно од двете страни чија ДНК била во јадрото, и бидејќи јадрената ДНК ги кодирала гените што правеле некои од протеините и mRNA кои ги користеле митохондриите, постоел теоретски ризик од несакани „мито-јадрени“ интеракции. Иако овој теоретски ризик можел да се управува со обид да се совпадне со хаплотипот на донаторот и примателот, од 2016 година немало докази дека ова бил реален ризик.
Бидејќи МРТ била релативно нова технологија, постоела загриженост дека сè уште не била безбедна за јавна употреба бидејќи имало ограничени студии кои користеле МРТ во модели на големи животни.
Конечно, постоел ризик од епигенетска модификација на ДНК во јадрото и митохондриите, кои биле предизвикани од самата процедура или од мито-јадрените интеракции. Од 2016 година овие ризици се чинело дека се минимални, но биле следени со долгорочно проучување на деца родени од процедурата.
4 Историја
Во Соединетите Американски Држави во 1996 година, ембриологот Жак Коен и други од Институтот за репродуктивна медицина и наука, Медицинскиот центар Свети Барнабас во Ливингстон, Њу Џерси првпат користеле цитоплазматски трансфер во процедура за репродукција со помош на човек. Во 1997 година се родило првото бебе со оваа процедура. Во 2001 година, Коен и други објавиле дека десет бебиња, близнаци и четворка во неговата клиника во Њу Џерси и уште шест деца во Израел биле родени со неговата техника. Користејќи модификации на неговата процедура, било родено бебе во Медицинскиот факултет во Источна Вирџинија, пет деца во Клиниката за неплодност во женската болница Ли во Таичунг, Тајван. близнаци во Неапол, Италија и близнаци во Индија.
Во 2002 година, американската Администрација за храна и лекови (ФДА) побарала од Советодавниот комитет за модификатори на биолошки одговор да се советува за техниката на цитоплазматски трансфер за лекување на неплодност. Овој комитет сметал дека има ризици во моментот на ненамерно пренесување на хромозомите и зголемено преживување на абнормални ембриони. ФДА ги информирала клиниките дека ја сметале техниката на цитоплазматски трансфер како нов третман и, како таква, ќе барала апликација за Истражувачки нов лек (IND). Клиниката на Коен ја започнала апликацијата пред ИНД, но клиниката потоа станала приватна, средствата за апликацијата пресушиле, апликацијата била напуштена, истражувачкиот тим се распуштил, и процедурата за цитоплазматски трансфер паднала во немилост. Во 2016 година, 12 (од 13) родители на деца кои биле родени со помош на цитоплазматски трансфер во Центарот Свети Варнаба учествувале во ограничено последователно истражување преку онлајн прашалник.
Во 2009 година, тим во Јапонија објавил студии за митохондријална донација. Истата година, тим кој бил предводен од научници од Универзитетот за здравје и наука во Орегон објавиле резултати од митохондријална донација кај мајмуни; тој тим објавил ажуриран извештај за здравјето на мајмуните родени со оваа техника, како и за понатамошната работа што таа ја направила на човечки ембриони.
Човечки испитувања со ооцити во 2010 година од Крејвен биле успешни во намалувањето на преносот на мутираната митохондриска ДНК. Резултатите од студијата покажале дека просечното пренесување на ДНК (tDNA) останувало под 2% кај сите експериментални ембриони. Ова било точно и за методите за пренос на MI-SCC и PN на MTR. Ова истражување не ја надминало фазата на бластоцист поради етички грижи, и сè уште постоела загриженост за тоа дали резултатите добиени од фазата на бластоцист биле остварливи претстави на цели ембриони. Поради овие шпекулации и за да се продолжи одржливоста на MTR како безбедна и ефикасна техника, требало да се започнат понатамошни истражувања и клинички испитувања за да се тестира ефикасноста на MTR на долг рок кај човечки пациенти.
4.1 Истражување во Обединетото Кралство
Во 2004 година, Универзитетот Њукасл аплицирал за лиценца за развој на пројадрен трансфер за да се избегне пренесувањето на митохондриски болести, и му било доделена лиценцата во 2005 година. По понатамошно истражување на Њукасл и Велкам Траст, научен преглед, јавни консултации и дебата, владата на Обединетото Кралство препорачала митохондриската донација да се легализира во 2013 година. Во 2015 година, парламентот ги усвоил регулативите за човечко оплодување и ембриологија (Митохондриска донација), кои стапиле на сила на 29 октомври 2015 година, со што донирањето човечки митохондрии било легално во Обединетото Кралство. Управата за човечко оплодување и ембриологија (HFEA) била овластена да лиценцира и регулира медицински центри кои сакале да користат хумана митохондриска донација. Во февруари 2016 година, Националната академија на науките на САД издала извештај во кој ги опишувала технологиите кои тогаш биле актуелни и околните етички прашања.
Комитетот за безбедност на HFEA го издал својот четврти извештај во ноември 2016 година со препораки за процедури според кои HFEA требала да ја овласти МРТ, HFEA ги издала нивните регулативи во декември 2016 година и ја доделила нивната прва лиценца (на Центарот за плодност на Њукасл; Њукасл по Тајн Болница НХС Фаундејшн Траст која била предводена од д-р Џејн Стјуарт како одговорно лице за HFEA) во март 2017 година Помеѓу август 2017 година и јануари 2019 година, ХФЕА примила 15 барања од жени да се подложат на МРТ, од кои 14 биле одобрени. Почнувајќи од 2020 година, доколку се родиле деца од овие постапки, деталите не биле објавени поради желбата на родителите.
Даглас Турнбул, движечката сила зад митохондријалното истражување на Универзитетот Њукасл, бил награден со титулата витез во 2016 година.
4.2 Тимот на Џон Џанг
Во 2016 година, Џон Џанг и мешан тим научници од Мексико и Њујорк ја искористиле техниката на пренос на вретеното за да и помогнат на една Јорданка да роди машко бебе. Мајката имала болест Леј и веќе имала четири спонтани абортуси и две деца кои починале од оваа болест. Валери Зукин, директор на клиниката Надија во Киев, Украина, во јуни 2018 година објавил дека тамошните лекари го користеле методот на пројадрен трансфер на МРТ за да им помогнат на четири жени да се породат (три момчиња и едно девојче) и три жени да забременат (една од Шведска); тимот имал 14 неуспешни обиди. Во јануари 2019 година било објавено дека седум бебиња биле родени со помош на МРТ. Лекарите најпрво добиле одобрение од етичкиот комитет и одборот за преглед на Украинската асоцијација за репродуктивна медицина и Украинската постдипломска медицинска академија, под покровителство на украинското Министерство за здравство; во Украина немало закон против МРТ. Едно од првите деца, момче, го родила 34-годишна жена во јануари 2017 година, а резултатите од генетските тестови биле пријавени како нормални. Во август и октомври 2017 година, британската HFEA ја овластила MRT за две жени кои имале генетска мутација во нивните митихондрии што предизвикува миоклонична епилепсија со парталави црвени влакна. Во јануари 2019 година, Ембриотулс, Барселона, Шпанија објавил дека 32-годишна Гркинка забременила користејќи ја техниката на пренос на вретено.
Во август 2017 година, во писмо до две клиники, вклучително и на Жанг, ФДА предупредиле дека техниката не треба да се продава во САД.
4.3 2018 – денес
Во јуни 2018 година, Комитетот за референци за прашања на заедницата на Сенатот на Австралија препорачал чекор кон легализација на МРТ, а во јули 2018 година австралискиот сенат го одобрил. Истражувањата и клиничките апликации на МРТ биле надгледувани со закони кои биле донесени од федералните и државните влади. Државните закони, во најголем дел, биле во согласност со федералниот закон. Во сите држави, законодавството ја забранувало употребата на техники на МРТ во клиниката, а освен за Западна Австралија, истражувањето на ограничен опсег на МРТ било дозволено до 14-тиот ден од развојот на ембрионот, под услов да се одобри лиценца. Во 2010 година, почесниот пратеник Марк Батлер, тогаш бил федерален министер за ментално здравје и стареење, назначил независен комитет за да ги разгледа двата релевантни акти: Законот ''за забрана на човечко клонирање за репродукција од 2002 година'' и ''Законот за истражување на човечки ембриони од 2002 година''. Извештајот на Комитетот, кој што бил објавен во јули 2011 година, препорачал постојното законодавство да остане непроменето. Австралискиот национален совет за здравство и медицински истражувања издал два извештаи за легализација на МРТ во јуни 2020 година. Во 2022 година, Законот на Мејве бил усвоен од австралискиот парламент, со кој се легализира МРТ под одредена лиценца за митохондријална донација за истражување и обука и во клинички услови.
Сингапур, исто така, размислувал дали да дозволи МРТ во 2018 година.
Во 2018 година, истражувачите ја објавиле употребата на МРТ за враќање на функцијата на срцевото ткиво кај новороденчињата со компромитаци на срцето. Оштетените срцеви клетки ги апсорбирале митохондриите извлечени од здравото ткиво и се вратиле на корисна активност.
5 Општество и култура
5.1 Регулатива
Од февруари 2016 година, Соединетите Држави немале регулативи со кои се регулирала митохондријалната донација, а Конгресот и забранил на ФДА да ги проценува сите апликации кои вклучувале имплантација на модифицирани ембриони кај жена.
Обединетото Кралство станало првата земја што ја легализирало процедурата: главниот медицински директор на ОК препорачал таа да се легализира во 2013 година; парламентот ги усвоил регулативите за човечко оплодување и ембриологија (митохондријална донација) во 2015 година, и регулаторниот орган ги објавил регулативите во 2016 година.
5.2 Етика
И покрај ветувачките резултати од двете техники, пројадрен трансфер и трансфер на вретено, замената на митохондриските гени предизвикувала етички и социјални грижи.
Митохондријалната донација вклучувала модификација на герминалната линија, и оттука таквите модификации ќе бидат пренесени на следните генерации. Употребата на човечки ембриони за ин витро истражување била исто така контроверзна, бидејќи ембрионите се создавале специјално за истражување и донаторите на јајце клетки биле принудени да се подложат на процедурата со финансиска компензација.
Митохондријалната донација, исто така, имала потенцијал за психолошки и емоционални влијанија врз потомството преку ефект врз чувството за идентитет на личноста. Етичарите се прашувале дали генетскиот состав на децата кои биле родени како резултат на замена на митохондриите можел да влијае на нивната емоционална благосостојба кога ќе станат свесни дека се различни од другите здрави деца зачнати од двајца родители.
На 3 февруари 2016 година, Институтот за медицина на Националните академии на науки, инженерство и медицина издал извештај, кој бил нарачан од Управата за храна и лекови на САД, во кој се осврнувал дали е етички дозволено за клиничко истражување на техники за замена на митохондриите (MRT) да продолжи. Извештајот, кој бил насловен ''Техники за замена на митохондрија: етички, социјални и политички размислувања'', анализирал повеќе аспекти на аргументите околу МРТ и заклучил дека е „етички дозволено“ да се продолжи со клиничките испитувања на МРТ, сè додека биле исполнети одредени услови. Се препорачувало дека првично техниката требала да се користи само за машки ембриони за да се осигура дека ДНК со потенцијална митохондријална болест нема да биде пренесена.
Во 2018 година, Карл Цимер ја споредил реакцијата со експериментот за уредување човечки гени на Хе Џианкуи со дебатата за МРТ.