Кіріспе
Митохондриялық дисфункцияға байланысты спонтанды түрде пайда болатын немесе мұраға берілетін бұзылыс. Митохондриялық аурулар – митохондриялық дисфункцияға байланысты аурулардың тобы. Митохондриялар – жасушаға энергия өндіретін органеллалар. Олар адам организмінің қызыл қан жасушаларынан басқа барлық жасушаларында кездеседі. Олар тағам молекулаларының энергиясын жасушалардың көптеген функцияларын қамтамасыз ететін АТФ-қа айналдырады. Митохондриялық аурулардың ерекше ерекшеліктері, олардың көбінесе мұраға берілу жолымен және митохондриялардың жасуша функциясы үшін маңыздылығымен байланысты. Осы аурулардың нейромышалық белгілері бар кіші тобы митохондриялық миопатия деп аталады.
Mitochondrial disease is a group of disorders caused by mitochondrial dysfunction. Mitochondria are the organelles that generate energy for the cell and are found in every cell of the human body except red blood cells. They convert the energy of food molecules into the ATP that powers most cell functions. Mitochondrial diseases take on unique characteristics both because of the way the diseases are often inherited and because mitochondria are so critical to cell function. A subclass of these diseases that have neuromuscular symptoms are known as mitochondrial myopathies.
Себептер
Митохондриялық бұзылыстар митохондриялық ДНК-да (мтДНК) немесе митохондриялық құрамдастарды кодтайтын ядролық гендерде мутациялардың (туқым қуалайтын немесе қабылданған) нәтижесінде туындауы мүмкін. Олар сондай-ақ, дәрі-дәрмектердің, инфекциялардың немесе басқа да қоршаған орта факторларының салдарынан митохондриялық дисфункцияның нәтижесі болуы мүмкін. Ядролық ДНК әрбір жасушада екі данадан тұрады (сперматозоидтар мен жұмыртқа жасушаларынан басқа), олардың біреуі әкеден, екіншісі анадан мұраға алынады. Ал митохондриялық ДНК тек анадан (кейбір ерекшеліктермен) мұраға алынады және әдетте әр митохондрияда 2-ден 10-ға дейін мтДНК көшірмелері болады. Жасуша бөліну кезінде митохондриялар екі жаңа жасуша арасында кездейсоқ бөлінеді. Митохондриялар көбейіп, әдетте бір жасушада 500 митохондрияға жетеді. мтДНК митохондриялар көбейген кезде көшірілетіндіктен, олар кездейсоқ мутацияларды жинақтауы мүмкін, бұл құбылыс гетероплазма деп аталады. Егер анадан мұраға алған мтДНК көшірмелерінің бірнешеуі ғана зақымдалған болса, митохондриялық бөліну нәтижесінде көптеген зақымдалған көшірмелер жаңа митохондриялардың біріне жиналуы мүмкін (мұрагерлік үлгілерінің толық сипаттамасы үшін адам митохондриялық генетикасына қараңыз). Митохондриялық ауру митохондриялардың саны белгілі бір деңгейге жеткенде клиникалық белгілі болуы мүмкін; бұл құбылыс "шектік экспрессия" деп аталады. Митохондриялар ядролар сияқты ДНК жөндеу жолдарының көпшілігіне ие, бірақ олардың барлығына емес; сондықтан мутациялар митохондриялық ДНК-да ядролық ДНК-ға қарағанда жиірек пайда болады (мутация жылдамдығын қараңыз). Бұл митохондриялық ДНК бұзылыстары спонтанды түрде және салыстырмалы түрде жиі туындауы мүмкін екенін білдіреді. Митохондриялық ДНК репликациясын бақылайтын ферменттердің (барлығы ядролық ДНК-дағы гендермен кодталған) ақаулары митохондриялық ДНК мутацияларына да себеп болуы мүмкін. Митохондриялық функцияның және биогенездің көп бөлігі ядролық ДНК арқылы бақыланады. Адам митохондриялық ДНК тыныс алу тізбегінің 13 белгісін кодтайды, ал митохондрияға бағытталған шамамен 1500 белоктың көпшілігі ядролық ДНК арқылы кодталады. Ядролық ДНК арқылы кодталған митохондриялық гендердегі ақаулар жүздеген клиникалық ауру фенотиптерімен байланысты, оның ішінде анемия, деменция, гипертония, лимфома, ретинопатия, құрылыстар және нейробиологиялық бұзылыстар бар. Йель университетінің зерттеушілері (2004 жылғы 12 ақпандағы "Жаңа Англия медицина журналында" жарияланған) 2-ші типті қант диабетімен ауыратын науқастардың балаларында инсулинге қарсылықта митохондриялардың ролін зерттеді. Басқа зерттеулер бұл механизм дене жасушаларында (интрамиоцеллюлярлық липидтер) митохондриялық сигнал беру процесінің тоқтатылуын қамтитынын көрсетті. Луизиана штатының Батон-Руж қаласындағы Пеннингтон биомедициналық зерттеу орталығында жүргізілген зерттеулер бұл, өз кезегінде, митохондрияларды құрайтын гендерді ішінара бұзуға әкелетінін көрсетті.
Емдеу әдістері
Зерттеулер жалғасып жатқандықтан, қазіргі уақытта емдеу мүмкіндіктері шектеулі; витаминдер көбінесе тағайындалады, бірақ олардың тиімділігін растайтын деректер аз. 2007 жылы пируват емдеудің бір жолы ретінде ұсынылған. N-ацетилцистеин митохондриялық дисфункцияның көптеген түрлерін жоюға көмектеседі. Көңіл-күйдің бұзылуы, әсіресе екіполярлық бұзылу жағдайында, N-ацетилцистеин (NAC), ацетил L-карнитин (ALCAR), S-аденозилметионин (SAMe), коэнзим Q10 (CoQ10), альфа-липо қышқылы (ALA), креатин моногидраты (CM) және мелатонин емдеуге потенциалды нұсқалар болуы мүмкін.
Тұқым қуалаушылықпен емдеу
Митохондрияны ауыстыру терапиясы (МТТ) – ядролық ДНК басқа сау жұмыртқа жасушасына көшіріліп, ақаулы митохондриялық ДНК қалдырылатын, экстракорпоральды ұрықтану (ЭКО) емдеу процедурасы. Осыған ұқсас пронуклеарлық көшіру техникасын қолдана отырып, Ньюкасл университетінің зерттеушілері, Дуглас Тернбулл басшылығымен, митохондриялық ауруы бар әйелдердің жұмыртқаларынан алынған сау ДНК-ны зақымданбаған донор әйелдердің жұмыртқаларына сәтті трансплантациялады. Мұндай жағдайларда биологиялық аналыққа қатысты этикалық мәселелер туындайды, себебі бала екі әйелден гендер мен гендік реттеуші молекулаларды алады. Митохондриялық аурудан мүлдем құтылған нәрестелерді дүниеге әкелу мақсатында генетикалық инженерияны қолдану кейбір топтарда дау тудырып, маңызды этикалық сұрақтарды көтереді. 2016 жылы Мексикада Лей синдромымен ауырған анадан МРТ арқылы ұл дүниеге келді. 2012 жылдың қыркүйегінде Ұлыбританияда осы мәселеге байланысты этикалық тұрғыдан қарастыру үшін қоғамдық кеңес ұйымдастырылды. Адамның генетикалық инженериясы митохондриясында генетикалық ақаулары бар әйелдерге бала тууға мүмкіндік беру үшін шектеулі көлемде қолданылды. 2013 жылдың маусым айында Ұлыбритания үкіметі анадан балаға берілетін митохондриялық ауруларды емдеу немесе жою үшін «үш адамнан жасалған ЭКО» процедурасын заңдастыруға қатысты заң әзірлеуге келісті. Егер қағидалар бекітілсе, бұл процедура 2015 жылдың 29 қазанынан бастап қолданылуы мүмкін еді. Эмбриондық митохондрия трансплантациясы және протофекция мұрагерлік митохондриялық ауруды емдеудің мүмкін болатын жолы ретінде, ал митохондриялық ақуыздардың аллотоптық экспрессиясы мтДНК мутациялық жүктемесін емдеудің радикалды тәсілі ретінде ұсынылды. 2018 жылдың маусым айында Австралия Сенатының Қоғамдық істер жөніндегі комитеті митохондрияны ауыстыру терапиясын (МТТ) заңдастыруға қадам жасауды ұсынды. МРТ зерттеулері мен клиникалық қолданылуы федералды және штаттық үкіметтер қабылдаған заңдармен реттелді. Штаттық заңдар көбінесе федералды заңмен үйлесімді болды. Барлық штаттарда заң бойынша МРТ техникаларын клиникалық жағдайда қолдануға тыйым салынды, ал Батыс Австралиядан басқа, эмбрионның дамуының 14-ші күніне дейін МРТ техникаларын шектеулі түрде зерттеуге рұқсат берілді, егер лицензия алынса. 2010 жылы сол кездегі Психикалық денсаулық және қарттар мәселелері жөніндегі федералды министр Марк Батлер екі заңды қарау үшін тәуелсіз комитет тағайындады: 2002 жылғы «Адамды көбейту үшін клондауға тыйым салу туралы» және 2002 жылғы «Адам эмбриондарын зерттеу туралы» заңдар. Комитеттің 2011 жылдың шілдесінде жарияланған есебінде қолданыстағы заңнама өзгеріссіз қалдырылуы керек деп ұсынылды. Қазіргі уақытта GenSight Biologics (ClinicalTrials.gov # NCT02064569) және Майами университеті (ClinicalTrials.gov # NCT02161380) Лебердің тұқым қуалайтын оптикалық нейропатиясында митохондриялық гендік терапияның қауіпсіздігі мен тиімділігін зерттеу бойынша клиникалық сынақтар жүргізіп жатыр.
Currently, human clinical trials are underway at GenSight Biologics (ClinicalTrials. gov # NCT02064569) and the University of Miami (ClinicalTrials. gov # NCT02161380) to examine the safety and efficacy of mitochondrial gene therapy in Leber's hereditary optic neuropathy.
Эпидемиология
АҚШ-та 4 мың баланың шамамен 1-і 10 жасқа дейін митохондриялық ауруға шалдығады. АҚШ-та жылына 4000 балаға дейін митохондриялық аурудың бір түрімен туылады. Митохондриялық бұзылыстардың көптеген түрлері мен топтары болғандықтан, кейбір нақты митохондриялық бұзылыстар өте сирек кездеседі. МТДНА ауруын тарату қаупі бар әйелдер арасындағы жылына шамамен туу көрсеткіші Ұлыбританияда 150, ал АҚШ-та 800 деп есептеледі.
Тарих
Митохондриялық ДНҚ-да алғашқы патогендік мутация 1988 жылы анықталды; сол жылдан бастап 2016 жылға дейін шамамен 275 басқа ауруға себеп болатын мутациялар анықталды.