Как найти мутировавшие сперматозоиды? Просто используйте FISH
Химиотерапия и лучевая терапия вызывают серьезные побочные эффекты. Однако существуют и невидимые последствия этих важных методов лечения: влияние на будущие беременности и надежды на здоровых детей.
Доказано, что химио- и лучевая терапия являются генотоксичными, то есть могут повреждать ДНК и хромосомы как в раковых, так и в здоровых клетках пациента. Если это происходит в половых клетках (яйцеклетках у женщин или сперматозоидах у мужчин), это может привести к серьезным порокам развития плода. Для немногих изученных химиопрепаратов риск мутаций в сперме снижается со временем, так как препараты выводятся из организма и вырабатываются новые, не подвергавшиеся воздействию, сперматозоиды. Но для большинства химиотерапевтических препаратов до сих пор нет информации об их влиянии на мутации ДНК и хромосомные повреждения в человеческой сперме.
Усугубляет проблему отсутствие эффективных и доступных тестов для отслеживания здоровья мужских половых клеток, которые могли бы выявлять связанные с лечением хромосомные мутации в сперме, такие как анеуплоидия (аномальное число хромосом), разрывы, перестройки или делеции хромосом. Однако результаты нового исследования под руководством Эндрю Виробека из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса, а теперь из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (Berkeley Lab), позволяют надеяться на изменение ситуации.
В статье, опубликованной в журнале PLOS ONE, международная группа сообщила об успешной адаптации известного метода анализа клеточной ДНК — флуоресцентной in situ гибридизации (FISH) — для одновременного выявления широкого спектра хромосомных дефектов в ДНК сперматозоидов. Эта версия метода FISH, известная как протокол AM8 sperm FISH, является результатом десятилетий работы исследовательской группы под руководством ведущего автора Эндрю Виробека, медицинского биофизика из Berkeley Lab.
«Эта работа — первая демонстрация того, что наш анализ спермы может одновременно измерять анеуплоидию и другие хромосомные аберрации в сперме мужчин, прошедших генотоксичное лечение», — сказал Виробек. «Когда сперматозоиды с такими хромосомными аномалиями оплодотворяют яйцеклетку, у resulting плода и родившегося ребенка могут быть серьезные проблемы со здоровьем».
Кроме того, что особенно важно, по словам Виробека, анализ может обнаруживать сбалансированные хромосомные перестройки — реорганизации без потери или добавления генетического материала. Сбалансированные перестройки совместимы с живорождением, могут наследоваться в будущих беременностях, и у пораженных детей, вероятно, будет снижена фертильность.
Команда, в которую входили ученые из Ливерморской национальной лаборатории, Стэнфордского университета, Онкологического центра им. М. Д. Андерсона и Национального автономного университета Мексики, оценила подход AM8 FISH на сперме девяти пациентов с лимфомой Ходжкина. Образцы были предоставлены до, во время и после курса комбинированной лекарственной терапии и лучевой терапии.
Результаты тестов по протоколу FISH показали, что сперма, произведенная во время лечения лимфомы Ходжкина, имела в 10 раз больше хромосомных дефектов по сравнению со спермой, произведенной до лечения. Однако к шестому месяцу после лечения качество спермы пациентов вернулось к исходному, предлечебному уровню.
«Мы в восторге от этих результатов, потому что это первый шаг к применению этого метода в любой человеческой ситуации — будь то старение, болезнь, прием лекарств или воздействие экологических токсикантов — для определения генетических рисков для мужских половых клеток и изучения устойчивости хромосомно-поврежденных сперматозоидов», — сказал Виробек.
Однако, по словам Виробека, метод sperm FISH все еще находится на ранней стадии исследований, и для его появления в кабинетах врачей потребуется дополнительная валидация и коммерческая разработка.