У детей, зачатых с помощью ЭКО, наблюдается больше ДНК, содержащей «прыгающие гены»

Бесплодие поражает более 15% пар во всем мире. Благодаря достижениям медицинской науки, методы лечения бесплодия за последние несколько лет значительно продвинулись. Для миллионов людей экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО) открыло медицинский путь к рождению биологических детей.  Несмотря на свои преимущества, ЭКО также вызвало вопросы о долгосрочном здоровье детей, зачатых с помощью этой процедуры. Крупные эпидемиологические исследования показали, что у таких детей несколько выше риск развития определенных заболеваний в более позднем возрасте.

В недавнем исследовании, опубликованном в Американском журнале акушерства и гинекологии, изучалось, может ли стресс, которому подвергаются эмбрионы во время лабораторных процедур ЭКО, изменить перемещение определенных элементов ДНК внутри генома, потенциально повышая риск развития этих долгосрочных проблем со здоровьем у детей, зачатых таким образом.

У детей, зачатых с помощью ЭКО, общее количество ДНК LINE-1 (сокращение от Long Interspersed Nuclear Elements-1) в геноме было выше по сравнению с детьми, зачатыми естественным путем. Большая часть нашей ДНК остается в одном месте, но LINE-1 (Long Interspersed Nuclear Element-1) является частью семейства транспозабельных элементов, способных изменять человеческий геном. Эти «прыгающие» гены могут копировать себя и вставлять эти копии в новые места, и это перемещение проявляется в определенных точках генома.

Исследователи обнаружили 11 участков, где две группы различались по частоте вставки LINE-1, или L-1, и 14 участков, где они различались по частоте его удаления. Гены, расположенные вблизи этих участков, связаны с метаболическими заболеваниями и раком. Врачи выявили статистические тенденции, указывающие на то, что у детей, зачатых с помощью ЭКО, несколько повышен риск развития некоторых метаболических заболеваний, однако основные молекулярные и генетические причины этого остаются неясными.

Транспозоны, такие как L-1, также называемые «темной материей генома», привлекли значительное внимание биологов из-за их способности к самостоятельному перемещению, которое происходит главным образом во время эмбрионального развития. Это перемещение также может быть индикатором стресса в раннем возрасте, поскольку исследование на мышах показало более высокую активность L-1 в гиппокампе мышат, лишенных материнской заботы.

Поскольку ЭКО также подвергает эмбрионы воздействию стрессовых факторов окружающей среды, таких как искусственные питательные среды, колебания температуры и манипуляции с эмбрионами, исследователям необходимо было выяснить, активируют ли лабораторные процедуры ген L-1 у потомства человека. Для изучения влияния ЭКО на мобильные генетические элементы исследователи собрали образцы крови у 20 детей, зачатых с помощью стандартного ЭКО, 13 — с помощью интрацитоплазматической инъекции сперматозоидов (ИКСИ) и 42 — естественным путем. Большинство образцов представляли собой пуповинную кровь, собранную при рождении, а небольшое количество образцов крови было взято у маленьких детей.

Команда провела полногеномное секвенирование ДНК и использовала Bowtie2 для расчета общего процентного содержания ДНК L-1 в геноме каждого человека. Для учета семейного генетического фона в исследование были включены три пары братьев и сестер: один ребенок родился с помощью ЭКО, а другой был зачат естественным путем от одних и тех же родителей. Затем исследователи идентифицировали гены, расположенные непосредственно в измененных участках L-1 или в пределах 500 000 пар оснований от них.

У детей, зачатых с помощью ЭКО, общая доля ДНК L-1 в геноме была выше, чем у детей, зачатых естественным путем, что является статистически значимой разницей. Эта разница наблюдалась также у всех трех изученных пар братьев и сестер. При исследовании окружающих пар оснований исследователи обнаружили высокую концентрацию генов, связанных с метаболическими нарушениями, сердечно-сосудистыми заболеваниями, нейропсихиатрическими расстройствами и развитием рака.

Уровни ДНК L-1 существенно не различались между детьми, зачатыми с помощью стандартного ЭКО, и детьми, зачатыми с помощью ИКСИ.
Данное исследование проливает новый свет на возможный геномный механизм, который может связывать эмбриональный стресс при экстракорпоральном оплодотворении (ЭКО) с повышенным риском заболеваний. Полученные результаты убедительно свидетельствуют о необходимости дальнейших исследований по оптимизации протоколов ЭКО с целью минимизации эмбрионального стресса и его последствий для генома.

Игорь НАУМОВ
По материалам Medical Хpress