Nå jobber forskerne med å finne ut hvordan man kan unngå å overføre sykdommer som skyldes arveanlegget i mitokondriene, ved å utføre «mikrooperasjoner» på ubefruktede eller befruktede egg.
Av Olve Moldestad og Norunn K. Torheim i GENialt 4/2010
Mitokondriene er cellenes kraftstasjoner, som har sitt eget lille arvestoff, DNA (såkalt mtDNA, se fakta under). Genfeil i dette DNA-et som forårsaker sykdom, oppdages hos 1 av 250 fødte barn, og minst 1 av 10 000 personer har genetiske sykdommer knyttet til mitokondrienes DNA. Vi arver mitokondriene bare fra mor, og én mulig måte å unngå å overføre sykdommer som skyldes gener i mtDNA til barna på, er å sørge for at barna får friske mitokondrier fra en annen kvinne. Dette kan gjøres på eggcellenivå.
Fra donasjon av cytoplasma …
Å kurere eggceller er noe forskere har prøvd på tidligere. Gamle egg er vanskelige å befrukte av flere grunner. En av foryngelseskurene man har prøvd, er å overføre cytoplasma fra yngre kvinners eggceller. Eldre kvinners eggceller ble da befruktet i laboratoriet ved mikroinjeksjon (intracytoplasmatisk spermieinjeksjon – ICSI) av sædcellen sammen med cytoplasma fra eggcellen til en ung kvinne. Slik ble det født tilsynelatende friske barn.
Men ved denne typen cytoplasmadonasjon ble også noen mitokondrier fra donoregget overført til mottakeregget. Barna som ble født etter bruk av denne metoden hadde derfor arvestoff fra tre personer i cellene sine, mors, fars og cytoplasmadonors mtDNA. Metoden ble forbudt fordi man var usikre på den medisinske betydningen av dette.
… til overføring av hele arvestoffet til donoregg med friske mitokondrier
I løpet av de siste årene har det blitt utviklet nye eksperimentelle metoder for over- føring av mitokondrier. Her overfører man selve arvestoffet, det vil si arvematerialet i cellens kjerne, fra et «sykt» ubefruktet eller befruktet egg til et «friskt» ubefruktet egg der arvestoffet er fjernet. Dette ligner mye på overføring av cellekjerner, som brukes i både reproduktiv kloning (som når man laget sauen Dolly) for å klone individer og i terapeutisk kloning for å lage celler som er tilpasset enkeltpasienter.
For å få til å overføre arvestoffet har man benyttet seg av detaljkunnskap om hvordan kroppen danner kjønnsceller gjennom en celledelingsprosess som kalles meiose. På et stadium i denne prosessen er cellens kromosomer samlet på en slik måte at det er mulig å overføre dem til en annen celle. Forskning på makak-aper (Macaca mulatta) har nylig vist at det er mulig å foreta en slik overføring til en annen eggcelle, som har fått kromosomene sine fjernet. For å få til dette måtte forskerne ha hjelp fra et virus (Sendai-virus) som bidrar til fusjon av cellene. Etter overføringen startet celledelingen igjen. Under tre prosent av de «syke» mitokondriene ble med over i den nye eggcellen. Eggcellen med nytt arvestoff lot seg befrukte i laboratoriet, og av 15 embryo som ble satt inn i makak-surrogatmødre, er det født tre levende og friske makak-unger.
Medisinske og etiske utfordringer
Vil man så prøve å bruke metoden på mennesker? Man har prøvd noe liknende på befruktede egg som ikke er utviklingsdyktige og fått disse til å utvikle seg «normalt» fram til blastocyststadiet (mellomstadium mellom befruktet egg og foster). Men det er flere ubesvarte spørsmål om metodens sikkerhet for de eventuelle barna.
Hva vil overføringen av kjerne-DNA ha å si for regulering av genene? Det er ikke bare rekkefølgen på byggesteinene i genene som er viktig for hvordan vi utvikler oss. I løpet av de ti siste årene etter at menneskets arvestoff ble kartlagt, har vi funnet ut stadig mer om såkalte epigenetiske faktorer (se egen artikkel om dette) som styrer genuttrykk uten å påvirke rekkefølgen på byggesteinene i genene. Kan ulikheter i epigenetiske faktorer mellom de to eggcellene som utveksler arvestoff gi problemer? Klarer man å unngå å få med seg noen av de syke mitokondriene? Kan eventuelle syke mitokondrier som blir overført, formere seg og gi sykdom i barna seinere?
Det er flere forbud i norsk lov som gjør at en slik metode ikke kunne blitt tatt i bruk her til lands: forbud mot eggdonasjon, forbud mot genterapi på kjønnsceller og forbud mot overføring av cellekjerner.
FAKTA – Mitokondrier
- er små organeller som finnes inne i cellene våre, i cellens cytoplasma (se figur).
- blir ofte kalt cellenes kraftverk, og står blant annet for produksjonen av adenosintrifosfat (ATP), som er den viktigste energikilden for cellene. I hver celle i kroppen er det derfor fra ett til tusenvis av mitokondrier.
- har sitt eget arvestoff som kalles mtDNA. Dette arvestoffet er forskjellig fra arvestoffet vi finner i cellekjernen, og arves bare fra mor.
Mer om mtDNA
Arvestoffet i cellekjernen består av ca. 3,2 milliarder basepar og 20–25 000 gener. Arvestoffet i mitokondriene består av 16 569 basepar og inneholder 37 gener, men genetiske forandringer i disse genene kan ha store konsekvenser.
Mer enn 150 alvorlige sykdommer hos mennesker har blitt knyttet til forandringer i mtDNA. Det er vanligvis snakk om nevrologiske og muskulære sykdommer (organer som krever mye energi), men også diabetes og kreft kan skyldes genfeil i mitokondrienes DNA.
Kilder:
- Tachibana M. et al. (2009) Mitochondrial gene replacement in primate offspring and embryonic stem cells, Nature 461(7262), 367–372.
- Craven L. et al. (2010) Pronuclear transfer in human embryos to prevent transmission of mitochondrial DNA disease, Nature 465(7294), 82–85.
- Cohen J. et al. (1997) Birth of infant after transfer of anucleate donor oocyte cytoplasm into recipient eggs, Lancet 350(9072), 186–187.
- Anderson S. (1981) Sequence and organization of the human mitochondrial genome, Nature 290(5806), 457–465.
Last ned pdf av artikkelen slik den stod på trykk i GENialt 4/2010.
