Глава 4 · Основы ПГТ-мт

Развитие эмбриона и биопсия

Для ПГТ-мт исследуют клетки, полученные при биопсии эмбриона. Интерпретация результата зависит от стадии развития эмбриона, места биопсии и того, насколько измеренный уровень гетероплазмии соответствует другим клеткам эмбриона.

Уровень изложения

Основное

От зиготы до бластоцисты

После оплодотворения (в программах ПГТ обычно методом ИКСИ — инъекцией сперматозоида в ооцит (Hyslop et al., 2025)) эмбрион проходит несколько стадий. На 1-й день это зигота, на 2–3-й — дробящийся эмбрион из нескольких клеток-бластомеров, на 4-й — компактизованная морула, на 5–6-й — бластоциста (Rubens et al., 2025). Схема «Стадии до имплантации» ниже показывает эту последовательность и моменты, когда выполняют биопсию.

Бластоциста состоит из двух клеточных линий. Трофэктодерма (ТЭ) — наружный слой клеток, окружающий полость (бластоцель); из неё развиваются плацента и внезародышевые оболочки. Внутренняя клеточная масса (ВКМ) — группа клеток у одного полюса; из неё формируется сам плод.

Два подхода к биопсии

Биопсия бластомера (3-й день)
У эмбриона из шести–восьми клеток берут один (иногда два) бластомера. Так работает, в частности, программа Newcastle (Hyslop et al., 2025); анализ одного бластомера признан достаточным для вариантов мтДНК (Sallevelt et al., 2017a).
Биопсия трофэктодермы (5–6-й день)
У бластоцисты берут несколько клеток ТЭ, не затрагивая ВКМ. Этот же образец можно использовать для ПГТ-А (Spath et al., 2021; Hu et al., 2026). В ПГТ в целом основным методом стала биопсия ТЭ; в ПГТ-мт ряд центров по-прежнему исследует один бластомер 3-го дня (Hyslop et al., 2025).

Репрезентативен ли биоптат

До стадии бластоцисты мтДНК практически не реплицируется, и молекулы, полученные от ооцита, распределяются между клетками эмбриона (Rubens et al., 2025). Исследования, в которых сравнивали части одного эмбриона, показывают: различия гетероплазмии внутри эмбриона невелики по сравнению с различиями между эмбрионами одного цикла (Monnot et al., 2011; Treff et al., 2012; Rubens et al., 2025; Tofilo et al., 2026). Но «невелики» не значит «отсутствуют». В одной из работ у части контрольных эмбрионов отдельные клетки ТЭ заметно различались, и авторы пришли к выводу, что для надёжной оценки нужно 5–10 клеток (Rubens et al., 2025).

Кроме того, биоптат ТЭ — это клетки будущей плаценты, а не плода. Совпадение уровней в ТЭ и ВКМ, измеренное в нескольких исследованиях, — главный аргумент в пользу биопсии ТЭ, но оно не гарантирует одинаковых уровней во всех тканях будущего ребёнка (глава 6).

Диагностическая биопсия и исследовательское разделение на части

Процедура биопсии предполагает забор нескольких клеток эмбриона для преимплантационного тестирования; при этом стремятся сохранить целостность и жизнеспособность остальной части эмбриона. В рамках научной работы эмбрионы, которые не подошли для переноса и были переданы пациентами для исследований, разделяли на отдельные части (ВКМ, остаток ТЭ или единичные клетки). Затем эти образцы сопоставляли с данными первичного биоптата (Rubens et al., 2025; Tofilo et al., 2026). Только так можно проверить репрезентативность биопсии — но такие данные описывают эмбрионы, которые не переносили.

Биоптат — выборка клеток из эмбриона. Его информативность подтверждена сравнениями частей эмбрионов, но не означает тождества всех клеток.

Углублённо

мтДНК в эмбрионе до имплантации

Ооцит передаёт эмбриону весь запас мтДНК. До стадии бластоцисты репликация мтДНК подавлена, поэтому при каждом клеточном делении имеющиеся мтДНК распределяются между дочерними клетками, а содержание мтДНК на клетку снижается примерно в два раза (Rubens et al., 2025). Возобновление репликации и регуляция копийности при дифференцировке клеточных линий тесно связаны с плюрипотентностью (Facucho-Oliveira & St John, 2009). Если бы молекулы распределялись крайне неравномерно, внутри эмбриона возникло бы собственное «бутылочное горлышко»; поэтому репрезентативность биопсии необходимо проверять экспериментально (Rubens et al., 2025).

Данные стадии дробления

  • Monnot и соавт. исследовали 70 одиночных бластомеров эмбрионов двух носительниц m.3243A>G: максимальная разница между бластомерами одного эмбриона составила 6 п. п. при коэффициенте внутриклассовой корреляции 0,994; уровень в двух бластомерах 3-го дня отличался от уровня в целом эмбрионе 5-го дня у 13 из 16 эмбрионов — менее чем на 7 п. п., у трёх — на 10–15 п. п. (Monnot et al., 2011).
  • Sallevelt и соавт. на 294 бластомерах 73 эмбрионов 9 носительниц m.3243A>G (граница 15%) нашли лишь один потенциально ложноотрицательный результат (0,34%) и ни одного ложноположительного; авторы рекомендовали протокол с одним бластомером, отметив, что биопсия двух бластомеров снижает частоту живорождений (Sallevelt et al., 2017a).
  • Sallevelt и соавт. при m.14487T>C нашли расхождение между бластомерами 19,4 и 30,6 п. п. в 2 из 19 эмбрионов (Sallevelt et al., 2017b).
  • Mertens и соавт. показали, что при нейтральных и редких вариантах мтДНК отдельные бластомеры 3-го дня уже различаются (ранний мозаицизм), а доля потенциально патогенных вариантов между 3-м и 5-м днём снижается (Mertens et al., 2022).
  • Tajima и соавт. исследовали 3PN-эмбрионы пар без известного варианта: метод выявил 4–22% m.8993T>G, разброс между бластомерами составлял 2–11 п. п. — в пределах погрешности метода (от −5 до +6 п. п.); для оценки биологической неоднородности эти данные непригодны (Tajima et al., 2007).

Данные стадии бластоцисты

  • Treff и соавт.: уровень в ТЭ предсказывал уровень в ВКМ (r² = 0,97) при m.3243A>G (Treff et al., 2012).
  • Rubens и соавт.: 112 эмбрионов с патогенными вариантами и 28 контрольных; варианты распределялись равномерно между бластомерами на 4-й день и между частями бластоцисты, уровни оставались стабильными между дроблением и бластоцистой; однако в 1 из 8 контрольных эмбрионов одиночные клетки ТЭ существенно различались (Rubens et al., 2025).
  • Tofilo и соавт.: шесть бластоцист носительницы m.14487T>C с бимодальным распределением; после размораживания и разделения на части значения в оставшейся ТЭ и ВКМ близко совпадали с исходным биоптатом (Tofilo et al., 2026).
  • Hu и соавт.: бластоцисту с 17,8% m.3250T>C в биоптате разделили на 16 проб по 3–5 клеток; значения 14,7–21,9%, среднее 18,2% — малые пробы разбросаны шире, но их среднее совпало с биоптатом (Hu et al., 2026).
  • Полногеномные подходы позволяют выполнять разные виды ПГТ, включая оценку мтДНК, на одном биоптате (Janssen et al., 2024).

Внутриэмбриональная изменчивость в количественном выражении

В разделе Согласованность внутри эмбриона собраны парные измерения в биоптате ТЭ, ВКМ и оставшейся ТЭ, а также пары бластомеров. Разброс внутри эмбриона, как правило, на порядок меньше межэмбрионального. Практическое следствие: расхождение в несколько процентных пунктов не меняет решения для эмбрионов с крайними значениями, но может перевести эмбрион через выбранную границу, если измеренный уровень лежит вблизи неё.

Ограничения методов микродиссекции эмбрионов

Клеточный материал выделяют после оттаивания, как правило — из эмбрионов, не подошедших для клинического применения. Остаточные клетки, клеточный дебрис и материал под блестящей оболочкой нельзя приравнивать к клеточным линиям, из которых формируются ткани плода; ВКМ бластоцисты ещё не равна эпибласту (Tofilo et al., 2026). Поэтому сопоставления «ТЭ — ВКМ» и «ТЭ — оставшаяся ТЭ» следует рассматривать раздельно, а выборки пока малы и неравномерно представляют варианты мтДНК.

Биопсия как вмешательство

Биопсия — инвазивная процедура, и её параметры (стадия, число клеток, способ вскрытия блестящей оболочки, культивирование и криоконсервация) определяет и валидирует конкретная клиника и лаборатория. Универсального протокола для ПГТ-мт нет; опубликованные рекомендации касаются минимального числа клеток ТЭ для надёжной оценки гетероплазмии (Rubens et al., 2025) и выбора между одним и двумя бластомерами (Sallevelt et al., 2017a).

Описание стадий и биопсии — образовательное. Оно не является лабораторным протоколом и не задаёт параметров биопсии.

Схемы и модели

Схема

Стадии до имплантации

Доимплантационное развитие эмбриона человека и стадии биопсии для ПГТ-мт: бластомер на 3-й день или несколько клеток трофэктодермы на 5–6-й день. Размеры условны.

Интерактивная схема

Бластоциста и биопсия

Трофэктодерма (ТЭ)

Происхождение
Наружные клетки эмбриона, которые при формировании бластоцисты (5–6-й день) образуют эпителиальный слой вокруг полости.
Что из неё развивается
Плацента и внезародышевые оболочки; в ткани плода клетки ТЭ не входят.
Диагностическое значение
Источник клеток для биопсии на стадии бластоцисты. Во многих исследованиях уровень в ТЭ близко соответствовал уровню в ВКМ (Treff et al., 2012; Rubens et al., 2025; Tofilo et al., 2026).
Оговорка
Соответствие не означает тождества: отдельные клетки ТЭ могут различаться, поэтому важно число клеток в биоптате (Rubens et al., 2025).
Бластоциста 5–6-го дня: внутренняя клеточная масса слева, трофэктодерма по периметру, полость (бластоцель) и биопсия нескольких клеток трофэктодермы через отверстие в блестящей оболочке.

От понятий к данным атласа

  • Согласованность внутри эмбриона →

    Парные значения в биоптате ТЭ, ВКМ и оставшейся ТЭ и пары бластомеров — наблюдаемые данные о внутриэмбриональной изменчивости.

  • Случаи →

    Опубликованные случаи ПГТ-мт с указанием стадии биопсии (бластомер 3-го дня или ТЭ бластоцисты).

Источники главы (13)

DOI всех источников сверены с записями PubMed; исключения отмечены у записи.

  1. Hyslop LA, Blakely EL, Aushev M, et al. (2025). Mitochondrial donation and preimplantation genetic testing for mtDNA disease. N Engl J Med 393:438–449. doi:10.1056/NEJMoa2415539 · PMID 40673696
  2. Rubens P, Mayeur A, Chatzovoulou K, et al. (2025). Profiling mitochondrial DNA variant segregation during human preimplantation development: a prerequisite to preimplantation genetic testing for mitochondrial DNA-related disorders. Hum Reprod 40:956–961. doi:10.1093/humrep/deaf050 · PMID 40174913
  3. Sallevelt SCEH, Dreesen JCFM, Coonen E, et al. (2017a). Preimplantation genetic diagnosis for mitochondrial DNA mutations: analysis of one blastomere suffices. J Med Genet 54:693–697. doi:10.1136/jmedgenet-2017-104633 · PMID 28668821
  4. Spath K, Babariya D, Konstantinidis M, et al. (2021). Clinical application of sequencing-based methods for parallel preimplantation genetic testing for mitochondrial DNA disease and aneuploidy. Fertil Steril 115:1521–1532. doi:10.1016/j.fertnstert.2021.01.026 · PMID 33745725
  5. Hu X, Zhang Y, Wan Z, et al. (2026). Successful live birth after preimplantation genetic testing for combined nuclear RNASEH2C and mitochondrial MT-TL1 variants. J Assist Reprod Genet. doi:10.1007/s10815-026-04041-7 · PMID 42821212
  6. Monnot S, Gigarel N, Samuels DC, et al. (2011). Segregation of mtDNA throughout human embryofetal development: m.3243A>G as a model system. Hum Mutat 32:116–125. doi:10.1002/humu.21417 · PMID 21120938
  7. Treff NR, Campos J, Tao X, et al. (2012). Blastocyst preimplantation genetic diagnosis (PGD) of a mitochondrial DNA disorder. Fertil Steril 98:1236–1240. doi:10.1016/j.fertnstert.2012.07.1119 · PMID 22921075
  8. Tofilo M, Volodyaev I, Tretiakov E, et al. (2026). Concordant mtDNA heteroplasmy between trophectoderm and inner cell mass supports blastocyst-stage PGT-mt for m.14487T>C. J Assist Reprod Genet. doi:10.1007/s10815-026-04012-y · PMID 42649365
  9. Facucho-Oliveira JM, St John JC (2009). The relationship between pluripotency and mitochondrial DNA proliferation during early embryo development and embryonic stem cell differentiation. Stem Cell Rev Rep 5:140–158. doi:10.1007/s12015-009-9058-0 · PMID 19521804
  10. Sallevelt SCEH, Dreesen JCFM, Drüsedau M, et al. (2017b). PGD for the m.14487T>C mitochondrial DNA mutation resulted in the birth of a healthy boy. Hum Reprod 32:698–703. doi:10.1093/humrep/dew356 · PMID 28122886
  11. Mertens J, Regin M, De Munck N, et al. (2022). Mitochondrial DNA variants segregate during human preimplantation development into genetically different cell lineages that are maintained postnatally. Hum Mol Genet 31:3629–3642. doi:10.1093/hmg/ddac059 · PMID 35285472
  12. Tajima H, Sueoka K, Moon SY, et al. (2007). The development of novel quantification assay for mitochondrial DNA heteroplasmy aimed at preimplantation genetic diagnosis of Leigh encephalopathy. J Assist Reprod Genet 24:227–232. doi:10.1007/s10815-007-9114-0 · PMID 17342424
  13. Janssen AEJ, Koeck RM, Essers R, et al. (2024). Clinical-grade whole genome sequencing-based haplarithmisis enables all forms of preimplantation genetic testing. Nat Commun 15:7164. doi:10.1038/s41467-024-51508-1 · PMID 39223156

Библиография →