СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ЗАМЕСТИТЕЛЬНОЙ ТЕРАПИИ

DOI: https://doi.org/10.29296/24999490-2019-04-03

А.И. Глухов(1, 2), доктор биологических наук, профессор, А.М. Исагаджиев(1) 1-ФГАОУ ВО «Первый МГМУ им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет), Российская Федерация, 119991, Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2; 2-ФГОУ ВО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова», биологический факультет, Российская федерация, 119234, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12 E-mail: aiglukhov1958@gmail.com

Митохондриальные болезни – группа наследственных заболеваний, характеризующихся наличием у больного дефектов наследственного аппарата митохондрий. Эти болезни отличаются от других заболеваний полной передачей их от матери потомству. Для лечения таких болезней разрабатываются различные методы митохондриальной заместительной терапии – процедуры, используемой для предупреждения передачи митохондриальных болезней от матери потомству. Различают несколько методов данной терапии: перенос пронуклеусов, перенос веретена деления и перенос полярного тельца 1 и 2. В представленном обзоре нами описаны существующие методы митохондриальной заместительной терапии со всеми аспектами и особенностями их проведения, а также возникающими осложнениями и ключевыми моментами, на которые следует обратить внимание. Мы сравнили эффективность методов, сопоставляя эспериментальные данные и результаты, полученные разными исследователями за последние 10 лет, и пришли к выводу, что самым эффективным из рассмотренных методов митохондриальной заместительной терапии является перенос полярного тельца 1. Кроме того, многообещающим методом может стать также перенос веретена деления, несмотря на менее выдающиеся результаты экспериментов.
Ключевые слова: 
митохондрии

Список литературы: 
  1. Mossman J.A., Tross J.G., Li N., Wu Z., Rand D.M. Mitochondrial-Nuclear Interactions Mediate Sex-Specific Transcriptional Profiles in Drosophila. Genetics. 2016; 204 (2): 613–30.
  2. Tachibana M., Sparman M., Sritanaudomchai1 H., Ma H., Clepper L.,Woodward J., Li Y., Ramsey C., Kolotushkina O., Mitalipov S. Mitochondrial gene replacement in primate offspring and embryonic stem cells. Nature. 2009; 461 (7262): 367–72.
  3. Ma H., Folmes C.D., Wu J., Morey R., Mora-Castilla S., Ocampo A., Ma L., Poulton J., Wang X., Ahmed R., Kang E., Lee Y., Hayama T., Li Y., Van Dyken C., Gutierrez N.M., Tippner-Hedges R., Koski A., Mitalipov N., Amato P., Wolf D.P., Huang T., Terzic A., Laurent L.C., Izpisua Belmonte J.C., Mitalipov S. Metabolic rescue in pluripotent cells from patients with mtDNA disease. Nature. 2015; 524 (7564): 234–8.
  4. Tachibana M., Amato P., Sparman M., Woodward J., Melguizo Sanchis D., Ma H., Marti Gutierrez N., Tippner-Hedges R., Kang E., Lee H., Ramsey C., Masterson K., Battaglia D., Lee D., Wu D., Jensen J., Patton P., Gokhale S., Stouffer R., Mitalipov S. Towards germline gene therapy of inherited mitochondrial diseases. Nature. 2013; 493 (7434): 627–31.
  5. Zhang J., Liu H., Luo S., Lu Z., Chávez-Badiola A., Liu Z., Yang M., Merhi Z., Silber SJ., Munné S., Konstantinidis M., Wells D., Tang JJ., Huang T. Live birth derived from oocyte spindle transfer to prevent mitochondrial disease. Reprod. Biomed. Online. 2017; 34 (4): 361–8.
  6. Richardson J., Irving L., Hyslop L.A., Choudhary M., Murdoch A., Turnbull D.M., Herbert M. Concise reviews: Assisted reproductive technologies to prevent transmission of mitochondrial DNA disease. Stem Cells. 2015; 33 (3): 639–45.
  7. Gorman G.S., Schaefer A.M., Ng Y., Gomez N., Blakely E.L., Alston C.L., Feeney C., Horvath R., Yu‐Wai‐Man P., Chinnery P.F., Taylor R.W., Turnbull D.M., McFarland R. Prevalence of nuclear and mitochondrial DNA mutations related to adult mitochondrial disease. Ann Neurol. 2015; 77 (5): 753–9.
  8. Kang E., Wu J., Gutierrez N.M., Koski A., Tippner-Hedges R., Agaronyan K., Platero-Luengo A., Martinez-Redondo P., Ma H., Lee Y., Hayama T., Van Dyken C., Wang X., Luo S., Ahmed R., Li Y., Ji D., Kayali R., Cinnioglu C., Olson S., Jensen J., Battaglia D., Lee D., Wu D., Huang T., Wolf DP., Temiakov D., Belmonte J.C., Amato P., Mitalipov S. Mitochondrial replacement in human oocytes carrying pathogenic mitochondrial DNA mutations. Nature. 2016; 540 (7632): 270–5.
  9. Rishishwar L., Jordan I.K. Implications of human evolution and admixture for mitochondrial replacement therapy. BMC Genomics. 2017; 18 (1): 140.
  10. Hyslop L.A., Blakeley P., Craven L., Richardson J., Norah M.E. Fogarty, Fragouli E., Lamb M., Wamaitha S.E., Prathalingam N., Zhang Q., O’Keefe H.,Takeda Y., Arizzi L., Alfarawati S., Tuppen H.A, Irving L., Kalleas D., Choudhary M., Wells D., Murdoch A.P, Turnbull D.M, Niakan K.K., Herbert M.. Towards clinical application of pronuclear transfer to prevent mitochondrial DNA disease. Nature. 2016; 534 (7607): 383–6.
  11. Zhang J., Zhuang G., Zeng Y., Grifo J., Acosta C., Shu Y., Liu H. Pregnancy derived from human zygote pronuclear transfer in a patient who had arrested embryos after IVF. Reprod. Biomed. Online. 2016; 33 (4): 529–33.
  12. Reznichenko A.S., Huyser C., Pepper M.S. Mitochondrial transfer: Implications for assisted reproductive technologies. Appl Transl Genom. 2016; 11: 40–7.
  13. Neupane J., Vandewoestyne M., Ghimire S., Lu Y., Qian C., Van Coster R., Gerris J., Deroo T., Deforce D., De Sutter P., Heindryckx B. Assessment of nuclear transfer techniques to prevent the transmission of heritable mitochondrial disorders without compromising embryonic development competence in mice. Mitochondrion. 2014; 18: 27–33.
  14. Paull D., Emmanuele V., Weiss K.A., Treff N., Stewart L., Hua H., Zimmer M., Kahler D.J., Goland R.S., Noggle S.A., Prosser R., Hirano M., Sauer M.V., Egli D. Nuclear genome transfer in human oocytes eliminates mitochondrial DNA variants. Nature. 2013; 493 (7434): 632–7.
  15. Ma H., O’Neil R.C., Marti Gutierrez N., Hariharan M., Zhang Z.Z., He Y., Cinnioglu C., Kayali R., Kang E., Lee Y., Hayama T., Koski A., Nery J., Castanon R., Tippner-Hedges R., Ahmed R., Van Dyken C., Li Y., Olson S., Battaglia D., Lee D.M., Wu D.H., Amato P., Wolf D.P., Ecker J.R., Mitalipov S. Functional Human Oocytes Generated by Transfer of Polar Body Genomes. Cell Stem Cell. 2017; 20 (1): 112–9.
  16. Wu K., Zhong C., Chen T., Zhang X., Tao W., Zhang J., Li H., Zhao H., Li J., Chen Z.J. Polar bodies are efficient donors for reconstruction of human embryos for potential mitochondrial replacement therapy. Cell Res. 2017; 27 (8): 1069–72.
  17. Yu Y., Dumollard R., Rossbach A., Lai F.A., Swann K. Redistribution of mitochondria leads to bursts of ATP production during spontaneous mouse oocyte maturation. J. Cell. Physiol. 2010; 224 (3): 672–80.
  18. Craven L., Elson J.L., Irving L., Tuppen H.A., Lister L.M., Greggains G.D., Byerley S., Murdoch A.P., Herbert M., Turnbull D. Mitochondrial DNA disease: new options for prevention. Hum. Mol. Genet. 2011; 20 (R2): 168–74.
  19. Engelstad K., Sklerov M., Kriger J., Sanford A., Grier J., Ash D., Egli D., DiMauro S., Thompson J.L., Sauer M.V., Hirano M. Attitudes toward prevention of mtDNA-related diseases through oocyte mitochondrial replacement therapy. Hum Reprod. 2016; 31 (5): 1058–65.
  20. Craven L., Tuppen H.A., Greggains G.D., Harbottle S.J., Murphy J.L., Cree L.M., Murdoch A.P., Chinnery P.F., Taylor R.W., Lightowlers R.N., Herbert M., Turnbull D.M. Pronuclear transfer in human embryos to prevent transmission of mitochondrial DNA disease. Nature. 2010; 465 (7294): 82–5.
  21. Wang T., Sha H., Ji D., Zhang H.L., Chen D., Cao Y., Zhu J. Polar body genome transfer for preventing the transmission of inherited mitochondrial diseases. Cell. 2014; 157 (7): 1591–604.
  22. Wu K1., Zhong C., Chen T., Zhang X., Tao W., Zhang J., Li H., Zhao H., Li J., Chen Z.J. Polar bodies are efficient donors for reconstruction of human embryos for potential mitochondrial replacement therapy. Cell Res. 2017; 27 (8): 1069–72.