Дети с синдромом Дауна чаще рождаются у женщин более старшего возраста, это фактически неопровержимый факт. Причина данного явления – предмет исследований и споров учёных. Одно из предположений, которое могло бы кардинально изменить стратегию выявления синдрома Дауна, было высказано несколько лет назад британскими исследователями, но так и оставалось в числе гипотез. Группа учёных Вашингтонского университета, в составе которой работала и российский генетик Анна Кашеварова, выясняла, может ли предложенный коллегами способ уже на практике стать решением сложнейшей медицинской задачи.
Томский генетик Анна Кашеварова и руководитель исследования доктор Терри Хассольд
Синдром Дауна – собирательное название комплекса аномальных симптомов, возникающих, если ядра клеток человека содержат не 23 пары хромосом, а 22 пары и одну тройку хромосом. Явление, когда число гомологичных (содержащих копии генов с одинаковыми функциями) хромосом в ядре клетки равно не двум, а трём, называют трисомией. Синдром Дауна «вызывается» трисомией по конкретной паре хромосом – двадцать первой.
Откуда может взяться лишняя хромосома? Обычно она появляется из-за ошибок деления клетки. При делении происходит удвоение числа хромосом, притом новая «строится» на базе старой и отделяется от неё только после своего окончательного формирования. Если этого отделения не произойдёт или в нём будут ошибки, в дочерней клетке окажется три гомологичных хромосомы вместо двух (вторая дочерняя клетка, получившая одну хромосому, с большой вероятностью погибнет).
Существует два способа деления, которые отличаются друг от друга количеством наборов хромосом в дочерних клетках. Изначально животная клетка содержит двойной набор хромосом (отсюда пары гомологичных). При митозе (деление стволовых женских половых клеток) образующиеся клетки также получат двойной набор хромосом, а при мейозе (обычно в результате него образуются непосредственно половые клетки – гаметы) – только один. При образовании яйцеклеток из их предшественниц сначала происходит митоз, затем получившиеся в результате митоза клетки делятся снова, на этот раз претерпевая мейоз, притом последний у человека заканчивается только при оплодотворении, а до него яйцеклетка «заморожена» в промежуточной фазе этого деления. Такие «застывшие» яйцеклетки находятся в организме женщины практически всю жизнь – с пяти-шести месяцев внутриутробного развития до наступления климакса.
Иммуногистохимическая (A) и флуоресцентная (B) покраска ооцита с тремя 21-ми хромосомами (более поздняя стадия мейоза, чем та, при которой авторы вели подсчёт дефектных клеток). Три хромосомы дают только два флуоресцентных сигнала (B), поскольку на этой стадии уж начинается «склеивание» гомологичных хромосом для обмена генетическим материалом
Ошибки в расхождении хромосом могут возникнуть и при митозе, и при мейозе. Чисто теоретически вероятность мейотических нерасхождений хромосом у человека выше, поскольку это деление половых клеток длится несравненно дольше митоза. Однако в науке принято не отвергать никаких возможностей, пока окончательно, при помощи опять же научных методов, не будет установлена истина.
Сегодня уверенности в том, на какой стадии жизни женской половой клетки (или её предшественницы) происходит ошибка, ведущая к появлению в яйцеклетке лишней хромосомы, пока, к сожалению, нет. Три года назад учёные Уорикского университета выдвинули предположение (и показали реальность этого предположения в своём исследовании), что нерасхождение хромосом в женских половых клетках происходит при митозе, но клетки с трисомией позже вступают в фазу мейоза и позже «используются» при овуляции, а значит, проявляют себя при оплодотворении в более старшем возрасте.
Подтверждение опытов уорикских генетиков могло оказать огромное влияние на ход изучения синдрома Дауна, поскольку в случае их правоты фокус исследований перемещался бы с деления одной клетки на весьма отличное по времени и механизмам размножение других, предшествующих клеток. Быть может, из-за опасений перед объёмом изменений, которые несёт в себе теория английских учёных, или по каким-то другим причинам исследование трисомий, возникающих в митозе, было повторено только один раз; притом в нём во внимание брали только 21-ю хромосому (она, как мы помним, отвечает за синдром Дауна), несмотря на то, что непарным при ошибках расхождения может быть число любых из 23 возможных вариантов хромосом. К тому же работы, подтверждающие догадку уорикских генетиков, рассматривали только митоз, не изучая при этом число хромосом в яйцеклетках, находящихся уже на начальной стадии мейоза, когда вероятность зафиксировать трисомию иммуногистохимическими методами максимальна. Эти недостатки были учтены в исследовании генетиков из Вашингтонского университета, с которыми работала и российская исследовательница из Томска, сотрудник Института медицинской генетики СО РАМН кандидат биологических наук Анна Кашеварова. На момент выполнения работы Анна проходила стажировку в лаборатории доктора Терри Хассольда, руководителя и идеолога исследования хромосомной аномалии.
Использование одних только флуоресцентных меток (A) в трети случаев приводит к ложному распознаванию клеток с парными хромосомами как имеющих трисомии. На том же образце, окрашенном позже иммуногистохимически (B), стрелки указывают места локализации предполагаемых клеток с тремя гомологичными хромосомами (зелёные точки на А). В двух случаях (B, зелёные стрелки) флуоресцентная и иммуногистохимическая метки совпадают, в одном случае (B, белая стрелка) – нет, что указывает на «ложное срабатывание» первого метода выявления трисомий
В эксперименте клеточный материал яичников, полученный из гинекологических клиник США (добровольные аборты и аборты по медицинским показаниям во втором триместре беременности, девочки), был окрашен иммуногистохимическими и флуоресцентными методами, выявляющими хромосомы 13, 16 и 21 – по ним чаще всего возникает трисомия у человека. Половые клетки, отобранные для исследования, находились на такой стадии, когда митоз уже закончился, а начавшийся мейоз ещё не дошёл до той стадии, когда вновь образовавшиеся гомологичные хромосомы отделяются друг от друга. Таким образом, окраска клеток должна была бы выявить трисомии по 13, 16 и 21-й хромосомам (вернее, их парам), произошедшие, как и предполагает теория уорикских генетиков, во время митоза. Однако процент таких нерасхождений по всем исследованным хромосомам оказался настолько мал, что их нельзя считать статистически значимой причиной синдрома Дауна и других генетических аномалий, «завязанных» на исследованных сегментах ДНК.
Таким образом, предположение о том, что вероятность рождения детей с синдромом Дауна зависит от процесса митоза, оказалось неверным. Аккуратный подсчёт клеток с «неверным» числом хромосом и продуманность исследования в целом помогли учёным аргументированно опровергнуть красивую, но опасную (для нынешних исследователей синдрома Дауна) гипотезу.
Поставив точку в теме влияния митоза на появление одной из самых распространённых генетических аномалий у детей, Анна Кашеварова, вернувшись в Томск, занялась другими темами. А поскольку революции в предотвращении синдрома Дауна не произошло, то рекомендации будущим родителям Анна даёт прежние: «Важно понимать, что даже у абсолютно здоровой пары частота ошибок, возникающих при делении половых клеток, высока. Известно, что 15–20% беременностей прерывается в первом триместре, и около половины спонтанных абортов при этом имеют аномалии хромосомного набора. Снизить риск рождения ребенка с синдромом Дауна позволит планирование беременности женщиной до 30–35 лет. Возраст старше 35 лет является показанием для проведения пренатальной диагностики, и, в случае выявления трисомии 21, женщина может принять решение прервать беременность. Также считается, что приём фолиевой кислоты во время беременности благоприятствует рождению здорового ребенка. Кроме того, если я не ошибаюсь, в нашей стране ЭКО и последующую преимплантационную диагностику всё-таки можно сделать по желанию, если у пары достаточно средств».
Источник информации:Rowsey R., Kashevarova A., Murdoch B., Dickenson C., Woodruff T., Cheng E., Hunt P., Hassold T., Germline Mosaicism Does Not Explain the Maternal Age Effect on Trisomy. American Journal of Medical Genetics Part A, 2013.
