Дети с тремя родителями
Англичанка Шерон Бернарди, как и многие молодые женщины, надеялась стать матерью и завести семью [3]. Но первые три ребенка, несмотря на отсутствие каких-либо осложнений во время беременности, умерли вскоре после рождения. Оказалось, что их хрупкие маленькие тельца после рождения по таинственным причинам начинали накапливать в крови кислоту, что и приводило к безвременной смерти. В то время никто не мог объяснить, в чем дело. Только после этого мать Шерон рассказала, что первые трое детей у нее родились мертвыми и лишь Шерон смогла выжить.
Шерон и ее мужу понадобилось немало времени, чтобы прийти в себя после смерти первого ребенка, – они были просто шокированы: во время беременности Шерон чувствовала себя отлично, роды тоже прошли нормально. Но затем и второй, и третий ребенок тоже умерли. Каждый раз, когда Шерон узнавала о беременности, она молилась, чтобы этот ужас не повторился. Врачи начали подозревать, что смерти как-то связаны между собой, но не могли понять, в чем дело. Генетическое исследование ничего не показало. Впрочем, удалось узнать, что родственницы Шерон тоже теряли детей – в общей сложности, не считая детей Шерон, они потеряли восемь младенцев при родах. А потом родился Эдвард.
Эдвард был четвертой попыткой Шерон родить собственного здорового ребенка, которого не придется хоронить раньше срока. На этот раз врачи хорошо подготовились перед родами. В первые сорок восемь часов жизни Эдвард получал лекарства и переливания крови, чтобы предотвратить молочнокислый ацидоз – отравление крови, из-за которого умерли его предыдущие братья и сестры. Эдвард выжил. Через пять недель, на Рождество, Шерон и ее муж Нил отвезли Эдварда домой в Сандерленд. Развитие шло нормально: он сел, потом пополз, в четырнадцать месяцев – пошел. Эдвард был веселым, активным мальчиком, но матери все равно приходилось заботиться о нем больше обычного, да и выглядел он не таким здоровым, как ровесники.
Серьезные проблемы начались, когда Эдварду было около двух лет. Он начал постоянно падать во время ходьбы. А потом у него начались приступы эпилепсии, и благодаря этому врачи все-таки сумели понять главную причину проблемы у всех детей Шерон. В 1994 году, когда Эдварду было четыре, врачи поставили ему диагноз: синдром Лея, расстройство, поражающее центральную нервную систему. Синдром приводит к множественным трудностям: потере контроля над головой и моторными навыками, трудностям при обучении, затруднению дыхания, нарушениям функции почек. Большинство детей с синдромом Лея долго не живут, он развивается очень быстро. Врачи сказали Шерон, что, скорее всего, Эдвард не доживет до детского сада. Она узнала, что у Эдварда могут быть периоды ремиссии, которые внезапно будут сменяться приступами болезни. Особенно опасны были его приступы эпилепсии: они могли длиться несколько дней, и врачи считали, что он умрет во время одного из таких длительных припадков.
Шерон и Нил попытались все-таки родить здорового ребенка. Но ничего не вышло. Она родила еще трех детей, но ни один из них не прожил дольше двух лет. После каждой смерти Шерон и Нил утешали себя, что это всего лишь «единичный случай». Возможно, такие мысли просто свойственны человеческой природе, особенно когда вы очень хотите все-таки родить здоровое дитя. Но после того как их последний ребенок умер от сердечного приступа в 2000 году, они перестали пытаться. В конце концов, у них все еще был Эдвард, который прожил намного дольше, чем прогнозировали доктора.
Эдварду повезло: он сумел насладиться отрочеством и даже дожить до юности. Затем его организм постепенно начал слабеть, и в 2011 году он умер от остановки сердца, год прожив с хронической болью и сильнейшими мышечными спазмами, вызванными хаотической, неизлечимой болезнью мозга. Лекарства ему не помогали.
Многие критиковали Шерон и Нила, обвиняя их в эгоизме за то, что они хотели для себя того, чего получить не могли, – биологических детей, но сейчас их история находится в центре дебатов о том, что медицина наконец-то может предложить подобным парам здоровых детей. Но есть нюанс: у ребенка будет три родителя – две матери и один отец, по крайней мере, с генетической точки зрения. Шерон убедилась в необходимости разработки генетической терапии, которая искоренит митохондриальные дефекты или, по крайней мере, поможет их исправить, даже не потому, что настрадалась сама, а потому, что видела страдание детей. И эта поразительная технология сейчас уже развивается.
Структура митохондрии. Эти маленькие «органеллы» – энергетические станции клетки; они вырабатывают более 90 % энергии, необходимой телу, чтобы поддерживать жизнь и рост. Повреждение этих важных отделов клетки может привести к самым разнообразным расстройствам – от мышечных до неврологических. Митохондриальные болезни наносят наибольший урон клеткам мозга, сердца, печени, скелетных мышц, почек, эндокринной и дыхательной систем. У митохондрий есть собственная ДНК, кодирующая 37 генов, которые содержат около 16 600 базовых пар
Митохондрии, которые иногда называют энергетическими станциями клетки, – это маленькие структуры в наших клетках, у которых есть собственная ДНК, отдельная от ДНК в ядре клетки. Они содержат от 5 до 10 копий своей ДНК, когда как в ядре хранится только две копии ДНК. Митохондрии есть во всех клетках, кроме красных кровяных телец; они вырабатывают энергию в форме химического соединения, называемого АТФ (аденозинтрифосфат). Немецкий врач Карл Бенда открыл их в 1897 году, отметив, что эти частицы похожи на маленькие нитевидные зернышки. Отсюда и название митохондрия – от греческого митос («нить») и хондрин («зерно»).
В 1949 году роль митохондрий как энергостанций клетки наконец объяснили два американских ученых, Юджин Кеннеди и Альберт Ленингер. Если проще, митохондрии запускают химические реакции, которые превращают определенные молекулы и питательные вещества в энергию, благодаря которой осуществляется большинство функций клетки. Митохондрии можно назвать «клеточными батарейками». Богатый энергией АТФ, который они производят, может быть доставлен в любое место клетки по требованию в присутствии определенных ферментов. Клетки мозга, мышц, сердца, почек и печени содержат тысячи митохондрий. В некоторых клетках митохондрии составляют до 40 % всего клеточного материала.
Согласно нынешней общепринятой теории, наши митохондрии когда-то были свободно живущими бактериальными организмами, которые, в конце концов, стали частью наших клеток, чтобы вырабатывать в них энергию. В результате каждая митохондрия содержит собственный геном, но у них недостаточно генов, чтобы существовать независимо (у них всего 37 генов; сравните с примерно 20?000–25?000 кодирующих белки генов, содержащихся в ядре клетки). Как и бактериальные ДНК, ДНК митохондрий имеют форму кольца и совершенно не похожа на генетический материал в ядре клетки. Еще одно отличие от ядерного генома, содержащего хромосомы обоих родителей, состоит в том, что все митохондрии человеку передаются из тех тысяч, что содержатся в материнской яйцеклетке. Иными словами, митохондрии наследуются исключительно по женской линии. Во время размножения, когда ядерная ДНК спермы соединяется с ДНК яйцеклетки, мужские митохондрии в процессе не участвуют. Именно поэтому ученые используют термин «митохондриальная Ева»: это женщина, часть митохондриальной ДНК которой несут в себе все люди. Считается, что она жила около 170?000 лет назад в Восточной Африке, когда мы, Homo sapiens, появились как отдельный от других гоминид вид.
Митохондриальный геном намного менее стабилен, чем ядерный. По причинам, еще до конца не понятным ученым, митохондриальные гены накапливают случайные мутации примерно в 1000 раз быстрее, чем ядерная ДНК. Практически каждый пятитысячный ребенок рождается с болезнями, вызванными подобными мутациями, которые воздействуют на клетки, которым требуется много энергии – в частности, клетки мозга и мышц. Количество больных митохондрий, переданных матерью ребенку, определяет тяжесть болезни.
Среди митохондриальных болезней есть неврологические, мышечные и метаболические расстройства; с митохондриальными проблемами связаны настолько разнообразные заболевания, как диабет, некоторые формы аутизма, болезни Паркинсона и Альцгеймера и даже рак [4]. Таким образом, встает следующий вопрос: можем ли мы искоренить митохондриальные дефекты? На него ответит Дуглас Тёрнбулл.
