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.
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
Стадии до имплантации
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).
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.
- (2025). Mitochondrial donation and preimplantation genetic testing for mtDNA disease. N Engl J Med 393:438–449. doi:10.1056/NEJMoa2415539 · PMID 40673696
- (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
- (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
- (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
- (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
- (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
- (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
- (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
- (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
- (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
- (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
- (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
- (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