Десять лет в борьбе за восемь клеток
В начале ХХ века исследователи репродуктивной функции начали обсуждать, при каких условиях возможно оплодотворение человеческой яйцеклетки в пробирке, но колоссальная многофакторность процесса оплодотворения не позволила тогда продвинуться далеко. Несмотря на успехи в изучении репродукции животных, только в 1960-е годы науке о человеке хватило смелости подступиться к шокирующей задаче: зачатию ребёнка в пробирке — in vitro.
Задача складывалась из цепочки подзадач, которые исследователям приходилось решать впервые. У природы предстояло научиться следующему:
контролировать процесс созревания овоцитов, чтобы получать овоциты на оптимальной для ЭКО стадии развития;
сохранять (позже оказалось — и повышать) активность спермы in vitro;
воссоздавать в пробирке условия, способствующие оплодотворению, а затем развитию эмбриона;
имплантировать жизнеспособный эмбрион в матку матери.
Доктор Эдвардс начинал работу над бесплодием в Национальном институте медицинских исследований в Лондоне и накопил там огромные знания о процессе оплодотворения; он был идеально подготовлен к тому, чтобы идти дальше. Первой его задачей было получить готовые к оплодотворению овоциты, а для этого — определить, что может заставить незрелые человеческие овоциты in vitro продолжить своё развитие. Из революционных опытов эмбриолога Грегори Пинкуса с кроликами было известно, что овоциты млекопитающих достигают зрелости через 12 часов после извлечения, но, чтобы точно определить, за какое время в аналогичных условиях созревает овоцит человека, Эдвардсу понадобилось несколько лет. В 1965 году его усилия были вознаграждены: оказалось, что человеческий овоцит достигает зрелости за 37 часов после извлечения. Возможность вызревания овоцита in vitro открывала путь к получению клеток на оптимальной для ЭКО стадии. Теперь предстояло определить условия, необходимые для лабораторного оплодотворения яйцеклетки.
ОВОЦИТ (ооцит) — незрелая яйцеклетка на стадии созревания, «заготовка». Созревание овоцитов — «процесс длиною в жизнь», которым управляют гормоны: его первая стадия протекает во внутриутробном периоде. На момент рождения девочки в её организме «заготовлено» 300—400 тысяч овоцитов, но к возрасту полового созревания их число снижается примерно до 16 тысяч. После наступления половой зрелости организм начинает расходовать их по сигналу гормонов, по одному овоциту за менструальный цикл. Получив гормональное «направление для участия в менструальном цикле», единичный овоцит начинает готовиться к оплодотворению; часть этой подготовки — специфическое, в две ступени, деление клетки в репродуктивных целях: мейоз. К моменту созревания (овуляции) овоцит находится на поверхности яичника в пузырьке из клеток — фолликуле. Во время овуляции фолликул разрывается, и созревшая яйцеклетка попадает в фаллопиевы трубы (каналы матки), где должно произойти оплодотворение. Именно на пороге разрыва фолликула клетка «дозревает до ЭКО», поэтому именно в этот момент её необходимо извлечь.
Оплодотворить яйцеклетку Эдвардсу удалось, но развиваться дальше эмбрион упорно отказывался: после деления эмбриональной клетки на две процесс прекращался. Доминирующие научные взгляды того времени заставляли предположить, что причина неудач — слишком долгое время, которое овоцит в эксперименте проводит вне организма, и Эдвардс начал использовать овоциты, созревшие in vivo — в естественной среде. Благодаря работе с мышами он уже знал, когда именно надо их изъять: на пороге овуляции, непосредственно перед разрывом фолликула, в этот момент они наиболее перспективны для оплодотворения и развития эмбриона. Разрыв фолликула соответствует по времени определённому этапу клеточного деления овоцита — метафазе мейоза II, поэтому предстояло найти способ получить овоцит именно на этой стадии.
Эдвардс уже доказал, что созревание овоцитов можно контролировать, вводя аналог лютеинизирующего гормона (который вырабатывается в гипофизе и управляет созреванием овоцита при естественном ходе событий). Он также знал, что в пробирке овоцит мыши созревает до метафазы мейоза II за то же время, что in vivo. Решение этой простой пропорции позволило ему с высокой точностью рассчитать во времени все стадии процесса созревания и определить момент, когда человеческая клетка in vivo созрела и готова покинуть фолликул.
МЕЙОЗ (буквально, с греческого, «уменьшение») — это специфический, связанный с репродукцией способ деления клетки, который «технически обеспечивает» генетическое разнообразие человеческого рода. Чтобы генетическая информация отца и матери объединилась в клетке со стандартным, двойным (диплоидным) набором хромосом, в каждой из «клеток-родителей» количество хромосом должно уменьшиться в два раза. Овоцит вступает в процесс созревания с двойным набором хромосом и делится в две ступени (мейоз I и мейоз II) таким образом, чтобы в итоге получились четыре клетки с единичным (гаплоидным) хромосомным набором. У женщин, в отличие от мужчин, мейоз протекает неравномерно: контролирующие процесс гормоны блокируют его на стадии метафазы мейоза II, и клетка как бы «замирает в ожидании» оплодотворения. Если оплодотворение происходит, развитие возобновляется и завершается формированием зиготы — эмбриональной клетки с генетическим материалом обоих родителей. Именно в стадии метафазы мейоза II овоцит готов для ЭКО.
Оставалась проблема техническая: на тот период исследователи не располагали методикой, позволяющей извлечь из яичника оптимальное количество овоцитов на нужной стадии развития. Здесь на помощь доктору Эдвардсу (уже профессору в Кембридже) приходит доктор Патрик Стептоу, гинеколог. Стептоу считается отцом британской лапароскопии — метода, позволяющего «видеть» органы брюшной полости (и получать пробы для анализа) с помощью оптоволоконного устройства, введённого в разрез около пупка.
Доктор Эдвардс понял, что именно лапароскопия позволяет получить овоциты в нужный момент и нужного качества. С этого момента началось сотрудничество Эдвардса и Стептоу, которое закончилось только со смертью Стептоу в 1988 году.
Очередной доклад Эдвардса сообщал: овоцит, полученный на пороге овуляции и оплодотворённый in vitro с помощью активированной спермы, впервые в истории развился в эмбрион из восьми клеток.
Почему Луиза Браун родилась без протокола
Достижение Эдвардса и Стептоу стало ключевым в двух отношениях: во-первых, оно показало, что, вопреки существующему убеждению, с помощью сперматозоидов, активированных в пробирке, можно получить эмбрион, развивающийся более чем до двух клеток (напомним, барьер, ранее непреодолимый для млекопитающих). Кроме того, впервые было показано, что развитие эмбриона человека может происходить в лабораторных условиях.
Два следующих года можно считать историческим переломом в работах по ЭКО: серия открытий доктора Эдвардса позволила к 1971 году доращивать эмбрионы до «возраста бластоцисты» — клеточной структуры, способной закрепиться на стенке матки.
Стептоу и Эдвардс начали эксперименты по возвращению полученных методами ЭКО бластоцист в матку пациентки.
БЛАСТОЦИСТА — эмбрион на самой ранней стадии эмбриогенеза. Это шарик из десятков клеток, уже функционально структурированный для дальнейшего развития: в нём есть клетки для строительства тканей плода и его «систем жизнеобеспечения» (плацента, внезародышевые органы), но главное, что существенно для ЭКО, — бластоциста способна прикрепляться к стенке матки.
1970-е годы — пожалуй, самые драматические в истории исследований Эдвардса. Все беременности самопроизвольно прерывались на ранней стадии; потребовалось больше ста неудач, чтобы понять, что дело в несовершенстве протокола гормональной стимуляции: гормоны, которые пациентки получали в качестве стимуляторов созревания овоцита, создавали помехи для закрепления эмбрионов на стенке матки.
Протокол гормональной терапии был изменён, и в 1976 году Эдвардс и Стептоу зафиксировали первую успешную беременность. Но вместо того чтобы опуститься в матку, имплантированный эмбрион закрепился и начал развиваться в одной из фаллопиевых труб. Беременность оказалась внематочной, её пришлось прервать.
Эдвардс и Стептоу отказались от гормональной стимуляции яичников.
Теперь они полагались на естественный овуляционный цикл пациентки, хотя это означало существенное снижение вероятности: для ЭКО теперь была доступна только одна яйцеклетка за цикл. Когда, развиваясь in vivo, то есть в теле пациентки, овоцит достиг метафазы мейоза II, оптимальной для оплодотворения (это отслеживали по уровню лютеинизирующего гормона в моче), его изъяли с помощью лапароскопа и оплодотворили.
25 июля 1978 года, без тринадцати минут полночь, в клинике в Олдхэме родилась Луиза — дочь Лесли и Джона Браунов, «девочка из пробирки», ставшая для своего времени ответом на многие вопросы как научного, так и этического плана.
Парадоксальным образом эта сенсация, прочно соединённая с именем доктора Эдвардса, никак не связана с ключевым теоретическим достижением, которое наука ставит ему в заслугу: использование гормонов, стимулирующих созревание овоцита. Однако от триумфального рождения Луизы Браун ведёт отсчёт уже другая, современная, история ЭКО. Это по-прежнему история проб и ошибок — сегодня к успешной беременности приводит примерно одна из трёх попыток. Но динамикой в той или иной области науки управляют человеческие ожидания. Что касается ЭКО, благодаря провидческому упрямству доктора Эдвардса они чрезвычайно высоки. За десять лет после рождения Луизы «дети из пробирки» появились практически во всех странах мира, развились — во многом вдогонку неоднозначным медицинским сенсациям — соответствующие законодательства; комиссии по биоэтике, светские и церковные, были вынуждены давать ответы, пусть противоречивые и несовершенные, на вопросы о том, что считать живым, есть ли права у эмбриона и когда именно в делящихся клетках поселяется душа. Парадигма взглядов на бесплодие, репродукцию и шире — на природу человека изменилась так радикально, что это сопоставимо, пожалуй, только с разницей между кластером из долгожданных восьми клеток и сегодняшней Луизой Браун, почтальоном и счастливой матерью четырёхлетнего Кэмерона (зачатого, к облегчению многих, естественным путём).
Сегодня ЭКО становится рутиной. Для выращивания овоцитов подбираются всё более близкие к естественным физиологические жидкости; совершенствуются методы доставки сперматозоида по месту назначения; на клеточном уровне диагностируются — и компенсируются — генетические поломки; высокозатратные интенсивные стратегии конкурируют с более дешёвыми и мягкими; разрабатываются всё более утончённые гормональные схемы; клиники борются за «процент успешных беременностей» и периодически напоминают о себе сенсациями вроде родов у пожилых пациенток после менопаузы или полемиками, имеют ли лесбийские семьи право на ЭКО. Но главный результат все-таки не это.
За тридцать два года — от рождения Луизы Браун до присуждения доктору Эдвардсу нобелевской премии по медицине — на свет с помощью ЭКО появилось около 4 миллионов детей. «Около» — потому что число «детей из пробирки» растёт так стремительно, что их уже перестали считать.
По материалам иностранной печати.
***
ЭКО и общество: история отношений 1930
Американец Грегори Пинкус из Гарварда, временно работающий в Кембридже, проводит свой первый эксперимент по искусственному оплодотворению кроликов. Эксперимент неудачный: развития эмбрионов не происходит, однако Пинкус публикует его описание и уже знает, чем будет заниматься, когда вернётся в Гарвард.
1932
Олдос Хаксли в романе-антиутопии «О дивный новый мир!» достаточно проницательно (и неприязненно) описал в основных чертах процедуру экстракорпорального оплодотворения (ЭКО).
1935
Грегори Пинкус описывает эксперимент, в ходе которого яйцеклетки млекопитающих (кролика) развились in vitro до стадии метафазы мейоза II.
1959
Первое успешное лабораторное оплодотворение. В журнале «Nature» выходит статья профессора Мин Чу Чана (США) «Оплодотворение яйцеклетки кролика in vitro».
1961
Доктор Палмер (Франция) с помощью лапароскопа извлекает овоциты человека.
1965
Доктор Роберт Эдвардс вместе с американскими коллегами из Института Хопкинса (США) начинает исследования по оплодотворению овоцита человека in vitro».
1968
Начало сотрудничества Эдвардса и «пионера британской лапароскопии» Патрика Стептоу.
1969
Эдвардс и Стептоу публикуют отчет о первом успешном лабораторном оплодотворении овоцита человека.
1970
Американский биохимик Поттер развивает понятие биоэтики, которую понимает как солидарность человека и биосферы, связующее звено между биологией, экологией, медициной и человеческими ценностями.
1971
Совет по медицинским исследованиям Великобритании, распределяющий научные гранты, отказывает заявке Эдвардса и Стептоу в долгосрочном финансировании исследований по ЭКО.
В этом же году на конференции по биомедицинской этике нобелевский лауреат, первооткрыватель двойной спирали ДНК Джеймс Уотсон утверждает, что исследования в области ЭКО чреваты узаконенным детоубийством.
1973
Первая успешная ЭКО-беременность (Австралия) заканчивается выкидышем.
1977
Успешная ЭКО-беременность англичанки Лесли Браун в клинике доктора Стептоу в Олдхэме. Исследование финансируется из частных фондов.
1978, 25 июля
родилась Луиза Джой Браун, первая «девочка из пробирки».
1980
Первый ЭКО-ребёнок в Австралии. Эдвардс и Стептоу открывают в Великобритании первую в мире специализированную клинику «Борн Холл» (Bourn Hall).
1981
Первый ЭКО-ребёнок в США. В лабораториях Франции и США совершенствуются методы гормонального контроля овуляции.
1982
ЭКО-дети рождаются во Франции и Австрии. Новый метод забора овоцитов: ультразвуковая игла. В основанной Эдвардсом и Стептоу специализированной клинике «Борн Холл» (Bourn Hall) проходит первая научная конференция по ЭКО.
1983
Беременность с помощью донорского овоцита, оплодотворённого in vitro: через год этот метод позволит забеременеть пациентке с удалёнными яичниками.
1985
Первые суррогатные роды: для этого овоцит пациентки, неспособной к вынашиванию плода, был оплодотворён in vitro и имплантирован суррогатной матери.
1986
Первый «ребёнок из пробирки» в России (Центр охраны здоровья матери и ребёнка, сейчас — Научный центр акушерства, гинекологии и перинатологии, Москва).
1987
Доктринальное заявление Ватикана: ЭКО с использованием донорского материала и заготовка множественных эмбрионов нравственно неприемлемы.
1988
Умер доктор Стептоу.
1990
Эксперименты с эмбрионами, подвергавшимися заморозке, приводят к успешной беременности и родам. Начинаются эксперименты по моделированию пола плода и коррекции угрожающего генетического наследия с помощью микроманипуляций с ДНК. Потенциально такие манипуляции позволяют также добиваться рождения детей с определёнными физическими параметрами. Появляется термин «дизайнерские дети».
1994
Преодолена возрастная граница фертильности: 62-летняя итальянка Розанна Делла Корте рожает сына, зачатого с помощью ЭКО. Начало постменопаузальных ЭКО-беременностей.
1997
Статья 18 Конвенции о защите прав человека и человеческого достоинства применительно к прикладной медицине и биологии (так называемая Овьедская конвенция) запрещает создание эмбрионов человека для исследовательских целей. Однако конвенция имеет силу закона только в тех странах, которые её ратифицировали.
2000
В «Основах социальной концепции», официальном документе Русской православной церкви (РПЦ) говорится, что «искусственное оплодотворение половыми клетками мужа... не нарушает целостности брачного союза, не отличается принципиальным образом от естественного зачатия и происходит в контексте супружеских отношений», следовательно, нравственно допустимо. Однако, как и Ватикан, РПЦ отвергает использование донорского материала и создание «запасных» эмбрионов.
2004
Начало эпохи «отложенных беременностей»: замораживается для последующего использования репродуктивный материал онкобольных пациенток, которым предстоит специфическая противораковая терапия, влияющая на репродуктивную способность.
Опубликованы результаты 10-летнего сравнительного исследования, проходившего в знаменитой клинике Майо (Швейцария): при использовании свежей и замороженной спермы статистика результатов ЭКО одинакова.
2007
Концепция «мягкого ЭКО»: вместо длительной гормональной терапии, нацеленной на получение нескольких овоцитов за один менструальный цикл, терапия по укороченной программе и созревание одной яйцеклетки, как это было бы при естественном ходе событий. Статистическая вероятность успешной ЭКО-беременности в отдельно взятом цикле тем выше, чем больше выращено овоцитов, однако у «мягкого ЭКО» есть свои преимущества: ниже риск синдрома гиперстимуляции яичника — опасного осложнения, сопутствующего интенсивному гормональному вмешательству, — и, в пересчёте на количество успешных беременностей, значительно ниже себестоимость отдельной беременности.
У Луизы Браун родился сын Кэмерон, зачатый естественным путём.
2010, 6 октября
Тяжело больной доктор Эдвардс получает Нобелевскую премию по медицине.
2010, 11 октября
Епископ Игнацио Карраскас де Пауло, президент Папской академии жизни (Pontifical Academy for Life), высказывает своё личное критическое мнение в связи с решением Нобелевского комитета.
