Вік батьків та допоміжні репродуктивні технології можуть впливати на кількість нових мутацій у дітей

Масштабне повногеномне дослідження понад 24 тисяч людей показало, що вік матері й батька, а також окремі етапи допоміжних репродуктивних технологій по-різному пов’язані з виникненням de novo мутацій у потомства. Водночас автори наголошують: отримані результати демонструють популяційні асоціації, а не доводять причинно-наслідковий зв’язок для конкретної дитини.

У Nature Medicine опубліковано одне з найбільших досліджень, присвячених de novo мутаціям (DNM) — генетичним змінам, які вперше виникають у дитини й відсутні в геномах її батьків. Такі мутації є природною частиною генетичної мінливості, переважна більшість із них не має клінічних наслідків, проте окремі варіанти можуть бути пов’язані з вродженими та генетичними захворюваннями.

На тлі тенденції до пізнішого батьківства та дедалі ширшого застосування допоміжних репродуктивних технологій (ДРТ) дослідники вирішили з’ясувати, як вік батьків і конкретні репродуктивні процедури впливають на появу нових мутацій і чи мають ці зміни зв’язок зі здоров’ям дитини.

Понад 24 тисячі геномів і майже 400 тисяч нових мутацій

Науковці провели повногеномне секвенування 24 030 осіб із 7 851 сім’ї «батьки — дитина». До аналізу увійшли 8 328 живонароджених дітей, серед яких 5 619 сімей зачали природним шляхом, а 2 232 використовували ДРТ.

Усього дослідники ідентифікували 390 924 de novo однонуклеотидні варіанти та понад 28 тисяч невеликих вставок і делецій. Більшість мутацій локалізувалася поза кодуючими ділянками геному, а патогенні або ймовірно патогенні варіанти були рідкісними.

Дослідники окремо аналізували мутації батьківського та материнського походження, а також ранні постзиготичні мозаїчні мутації (EPZM) — зміни, що виникають уже після запліднення на ранніх етапах розвитку ембріона.

Вік батька залишається сильним фактором накопичення мутацій

Як і в попередніх роботах, найвиразніший зв’язок спостерігали з віком батька.

Кожен додатковий рік віку чоловіка на момент зачаття був пов’язаний у середньому з появою приблизно 1,06 додаткової de novo мутації батьківського походження у дитини.

Для материнського віку ефект був меншим — близько 0,38 додаткової мутації на кожен рік. Проте характер накопичення виявився іншим: у жінок збільшення кількості мутацій із віком було нелінійним і прискорювалося в старших вікових групах.

За моделлю дослідників, після приблизно 32 років швидкість накопичення материнських однонуклеотидних de novo мутацій була приблизно в 1,5 раза вищою, ніж у молодшій групі.

Цікаво, що материнські та батьківські мутації мали різні молекулярні «підписи», що вказує на відмінні механізми їх виникнення в чоловічих і жіночих статевих клітинах.

ДРТ також були пов’язані з невеликим збільшенням кількості мутацій

Після врахування віку батьків та статі дитини в дітей, зачатих за допомогою ДРТ, виявляли в середньому на 2,48 de novo мутації більше, ніж після природного зачаття.

Якщо аналізувати лише однонуклеотидні варіанти, різниця становила приблизно 2,38 мутації на дитину. Майже половина цього збільшення припадала на ранні постзиготичні мозаїчні мутації, які виникали вже під час раннього ембріонального розвитку.

Водночас важливо, що ДРТ — це не одна процедура. Автори окремо проаналізували різні етапи лікування і побачили різні мутаційні патерни.

ICSI було пов’язане переважно з мутаціями батьківського походження

Інтрацитоплазматична ін’єкція сперматозоїда — ICSI — була асоційована зі збільшенням кількості мутацій батьківського походження.

Порівняно з природним зачаттям після звичайного IVF суттєвої різниці в кількості батьківських dnSNV не виявили. Натомість після ICSI їх було в середньому на 1,58 більше.

Автори окремо перевірили, чи можна пояснити цей результат чоловічим фактором безпліддя, оскільки ICSI частіше застосовують при олігоастенотератозооспермії. Проте асоціація між ICSI та більшою кількістю батьківських мутацій зберігалася незалежно від наявності цього діагнозу.

Це не доводить, що ICSI безпосередньо «викликає» мутації, але вказує на зв’язок, який потребує подальшого вивчення.

Стимуляція яєчників — інший мутаційний патерн

Для мутацій материнського походження дослідники виявили іншу асоціацію.

Застосування протоколу з антагоністом гонадотропін-рилізинг-гормону (GnRH-ant) було пов’язане зі збільшенням кількості материнських dnSNV. Причому автори спостерігали дозозалежну тенденцію: у групі з вищою дозою GnRH-ant кількість таких мутацій була більшою.

Інші діагнози безпліддя — зокрема ендометріоз, синдром полікістозних яєчників, порушення функції яєчників або трубний фактор — самі по собі не демонстрували стабільного зв’язку зі збільшенням мутаційного навантаження.

Перегляньте запис:

Найцікавіші результати стосувалися культивування ембріонів

Окремо автори проаналізували мутації, які виникають після запліднення, тобто на ранніх етапах розвитку ембріона.

Найбільша кількість ранніх постзиготичних мозаїчних мутацій спостерігалася після перенесення замороженої бластоцисти. Порівняно з природним зачаттям такі діти мали в середньому на 1,23 EPZM більше.

Особливу увагу привернули мутації типу C>A. Їхня частка була вищою після перенесення бластоцисти, ніж після перенесення ембріона на стадії дроблення, а також вищою при заморожених ембріонах порівняно з природним зачаттям.

Автори припускають, що одним із можливих механізмів може бути оксидативне пошкодження ДНК під час тривалішого культивування ембріона in vitro. Мутаційний профіль найбільше нагадував сигнатуру SBS18, яку пов’язують із пошкодженням ДНК активними формами кисню. Але це саме біологічна гіпотеза, а не доведений причинний механізм.

Чи вплинули ці мутації на здоров’я дітей?

Дослідники простежили зв’язок мутацій із тривалістю вагітності, масою тіла при народженні, передчасними пологами, вродженими вадами та показниками нейророзвитку у віці одного року.

Кожна додаткова мутація батьківського походження була пов’язана з дуже невеликим скороченням тривалості вагітності та зниженням маси тіла при народженні, а також із дещо вищими шансами передчасних пологів і низької маси тіла.

За медіаційним аналізом, батьківські dnSNV могли статистично пояснювати близько 13,6% зв’язку між віком батьків і скороченням тривалості вагітності.

У випадку ICSI цей внесок був значно меншим: батьківські мутації пояснювали близько 4% різниці в тривалості вагітності між ICSI та природним зачаттям і частину підвищеного ризику передчасних пологів.

Тобто більшість асоціації між ДРТ і перинатальними результатами не пояснюється виявленими de novo мутаціями.

Один сигнал щодо нейророзвитку потребує особливо обережної інтерпретації

Загальна кількість ранніх постзиготичних мозаїчних мутацій не була пов’язана з порушеннями нейророзвитку.

Однак для конкретного типу — C>A EPZM — виявили статистичну асоціацію: кожна додаткова така мутація була пов’язана з приблизно 14% вищими шансами затримки когнітивного розвитку у віці одного року.

Це одна з найцікавіших, але водночас найбільш обережних частин роботи. Дослідження не доводить, що культивування ембріона спричиняє затримку розвитку. Воно демонструє ланцюг статистичних асоціацій, який необхідно перевірити в незалежних когортах і при довшому спостереженні за дітьми.

Що важливо не перебільшити

Результати дослідження не означають, що ДРТ або ICSI є небезпечними чи що в дітей після ДРТ обов’язково виникають генетичні порушення.

Серед майже 391 тисячі виявлених однонуклеотидних de novo варіантів лише дуже невелика кількість була класифікована як патогенна або ймовірно патогенна. Більшість нових мутацій знаходилася в некодуючих ділянках геному.

Автори також прямо зазначають, що це обсерваційне дослідження. Навіть після корекції за численними характеристиками батьків, клінічними факторами та особливостями процедур неможливо повністю виключити залишкові змішувальні фактори. Тому результати не можна трактувати як причинні або використовувати для прийняття індивідуальних клінічних рішень.

Є й інші обмеження: дослідження охоплювало лише живонароджених дітей, тому не дозволяло оцінити мутації, несумісні з внутрішньоутробним розвитком. Крім того, методика могла не виявити весь спектр постзиготичного мозаїцизму, особливо тканинно-специфічні мутації.

Що це означає для репродуктивної медицини?

Головна цінність дослідження полягає не в тому, щоб ставити під сумнів використання ДРТ, а в можливості точніше зрозуміти, на яких етапах репродуктивних технологій можуть виникати різні типи генетичних змін.

ICSI було пов’язане переважно з мутаціями батьківського походження, стимуляція яєчників — із материнськими, а маніпуляції з ембріоном in vitro — з ранніми постзиготичними мозаїчними змінами.

Це відкриває можливість надалі оптимізувати протоколи стимуляції, умови культивування ембріонів та інші етапи ДРТ так, щоб мінімізувати потенційне мутаційне навантаження.

Головний висновок: вік батьків і різні етапи допоміжних репродуктивних технологій мають відмінні зв’язки з виникненням de novo мутацій. Проте абсолютні відмінності невеликі, більшість виявлених мутацій не є патогенними, а отримані асоціації поки не можна розглядати як доказ того, що конкретна процедура ДРТ спричиняє несприятливі наслідки для дитини. Самі автори розглядають результати насамперед як підґрунтя для подальшого вдосконалення репродуктивних технологій.

ДЖЕРЕЛО: Nature Medicine

На платформі Accemedin багато цікавих заходів! Аби не пропустити їх, підписуйтесь на наші сторінки! Facebook. Telegram. Viber. Instagram.