Процедура экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) подразумевает оплодотворение вне женского организма. Она включает извлечение яйцеклеток из яичников и их оплодотворение сперматозоидами в лабораторных условиях. Один или несколько получившихся эмбрионов спустя некоторое время переносят в матку.
ЭКО с 1978 года широко применяют во всем мире. Однако, несмотря на преимущества метода, со временем возникли опасения о возможных долгосрочных последствиях для здоровья у зачатого таким образом потомства.
Крупные эпидемиологические исследования показали, что по сравнению со сверстниками, зачатыми естественным путем, у детей, зачатых через ЭКО, в более старшем возрасте сравнительно выше риск развития неврологических и психических расстройств, сердечно-сосудистых заболеваний, сахарного диабета, ожирения и рака. До сих пор биологические причины, лежащие в основе такого феномена, были неясны.
Исследователи из нескольких научных и медицинских центров КНР, статья которых опубликована в журнале American Journal of Obstetrics and Gynecology, предположили, что причина в стрессе, которому подвергаются эмбрионы во время лабораторных процедур ЭКО. Он может приводить к нестабильности генома и тем самым повышать риск долгосрочных проблем со здоровьем.
Для проверки этой гипотезы ученые сфокусировались на мобильных генетических элементах LINE-1 (сокращение от Long Interspersed Nuclear Elements-1 — длинные перемежающиеся ядерные элементы первого типа). Эти участки ДНК относятся к «прыгающим генам», или транспозонам. Они способны перемещаться внутри генома и перестраивать его, копируя себя и встраивая эти копии в новые участки генома.
Процесс неконтролируемого перемещения транспозонов привлек внимание авторов исследования потому, что он происходит преимущественно на стадии эмбрионального развития. Кроме того, исследования на мышах показали, что повышенная активность транспозонов может также служить признаком стресса, перенесенного в раннем возрасте.
Поскольку процедура ЭКО сопряжена с воздействием на эмбрионы таких факторов стресса, как искусственные питательные среды, колебания температуры и различные манипуляции, исследователи решили выяснить, активируются ли элементы LINE-1 у детей, зачатых таким способом. Для этого собрали образцы пуповинной крови у 33 детей, зачатых с помощью ЭКО, и у 42 детей, зачатых естественным путем.
Команда провела полногеномное секвенирование ДНК и рассчитала общую долю элементов LINE-1 в геноме каждого ребенка. Чтобы учесть генетические особенности семьи, в исследование включили три пары сиблингов (родных братьев и сестер): один ребенок в паре был зачат с помощью ЭКО, а другой — естественным путем. Затем исследователи определили, какие гены расположены непосредственно на участках генома, измененных LINE-1, и в пределах 500 тысяч пар оснований от них.
В итоге оказалось, что по сравнению с детьми, зачатыми естественным путем, в геномах детей, зачатых с помощью ЭКО, присутствует заметно более высокая общая доля ДНК типа LINE-1. Аналогичная картина наблюдалась во всех трех изученных парах сиблингов.
Исследователи выявили 11 участков генома, по которым группы различались частотой встраивания LINE-1, и 14 участков, различавшихся частотой удаления этих элементов. Анализ прилегающих к этим участкам последовательностей нуклеотидов показал высокую концентрацию генов, связанных с метаболическими, сердечно-сосудистыми, нейропсихиатрическими и онкологическими заболеваниями, то есть с теми патологиями, риск развития которых ассоциирован с зачатием методом ЭКО.