نقل السيتوبلازم

علاج التلقيح الصناعي بنقل السيتوبلازم

يُعدّ نقل السيتوبلازم تقنيةً طُوّرت لتحسين كفاءة البويضة عن طريق تزويدها بمكونات سيتوبلازمية من بويضة متبرعة، بهدف تعزيز قدرتها الأيضية والنمائية. ويستند هذا المبدأ إلى حقيقة أن جودة البويضة لا تتحدد فقط بالحمض النووي النووي، بل أيضاً بالبيئة السيتوبلازمية التي تحتوي على الميتوكوندريا، والحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA)، والبروتينات، والعوامل التنظيمية التي تتحكم في التطور الجنيني المبكر قبل تنشيط الجينوم الجنيني. وفي البويضات المتقدمة في العمر، وفي بويضات النساء اللواتي يعانين من فشل متكرر في التلقيح الصناعي، غالباً ما تكون هذه الآلية السيتوبلازمية مُختلة، حتى عندما تبدو الكروموسومات طبيعية (May-Panloup et al., 2016; Fragouli and Wells, 2015).

تُعدّ الميتوكوندريا ذات أهمية بالغة في هذا السياق. تحتوي البويضات على مئات الآلاف من الميتوكوندريا، أي أكثر بكثير من أي نوع آخر من الخلايا، لأن الإخصاب والانقسام الجنيني المبكر يتطلبان إنتاجًا هائلاً للطاقة. مع تقدم المرأة في العمر، تتراكم الطفرات في الحمض النووي للميتوكوندريا، وينخفض إنتاج الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP)، وتزداد أنواع الأكسجين التفاعلية، مما يؤدي إلى خلل في تكوين المغزل، وأخطاء في فصل الكروموسومات، وضعف نمو الجنين (بنتوف وكاسبر، 2013؛ ماي-بانلوب وآخرون، 2016). يهدف نقل السيتوبلازم إلى استعادة هذا الوسط الأيضي جزئيًا عن طريق إدخال ميتوكوندريا سليمة وعوامل سيتوبلازمية مرتبطة بها من بويضة متبرعة شابة إلى بويضة المريضة أثناء عملية الحقن المجهري للبويضة (ICSI).

على عكس العلاج باستبدال الميتوكوندريا، لا يُزيل نقل السيتوبلازم جميع مكونات سيتوبلازم بويضة المريضة، بما في ذلك الميتوكوندريا، ولا يستبدلها بالكامل. بدلاً من ذلك، يُسحب جزء من سيتوبلازم بويضة المريضة، ويُحقن حجم مماثل من سيتوبلازم المتبرع، عادةً ما بين 10 و151 ضعف حجم السيتوبلازم الكلي، مع الحيوانات المنوية. هذا يعني أن الجنين الناتج يحتوي على مزيج من الميتوكوندريا، معظمها من المريضة وجزء صغير من المتبرع. الهدف ليس إنشاء "جنين ثلاثي الأبوين" بالمعنى الجيني، بل تحسين الطاقة الحيوية الخلوية لكي يُعبَّر عن الحمض النووي للمريضة بشكل صحيح خلال مراحل النمو المبكرة (باريت وآخرون، 2001؛ تشانغ وآخرون، 2017).

لماذا يتم استخدام جزء صغير جدًا من السيتوبلازم من متبرعة البويضات؟

يتم حصر نقل السيتوبلازم عمداً في جزء صغير من سيتوبلازم المتبرعة لأن الهدف هو دعم بويضة المريضة، وليس استبدالها.

البويضة ليست مجرد وعاء للحمض النووي. يحتوي سيتوبلازمها على شبكة منظمة للغاية ذات نمط مكاني محدد من الميتوكوندريا، والحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA)، والريبوسومات، ومخازن الكالسيوم، والبروتينات المثبتة للمغزل، وإشارات القطبية التي تراكمت على مدار أشهر عديدة من نضوج البويضة. تحدد هذه البنى مكان تشكل المغزل، وكيفية توجيه الانقسامات الميتوزية الأولى، وكيفية تحديد محاور الجنين. إذا تم استبدال كمية كبيرة جدًا من هذا السيتوبلازم، فإنك تخاطر بتعطيل هذا التنظيم. يمكن أن يؤدي استبدال السيتوبلازم بكميات كبيرة إلى اضطراب تذبذبات الكالسيوم عند الإخصاب، وتحديد موضع المغزل، وهندسة الانقسام المبكر، وكلها حساسة للغاية لبنية السيتوبلازم (May-Panloup et al., 2016; Schatten & Sun, 2011). هنا قد يكون نقل السيتوبلازم أكثر فائدة من الاستبدال الكامل في نقل الأجنة المعدل وراثيًا، إلا إذا كان عمر المريضة في أواخر الأربعينيات من عمرها، وكانت بنية سيتوبلازمها أقل من المستوى الأمثل.

على مستوى الميتوكوندريا، تم اختيار نطاق 10-15% لتحقيق إنقاذ أيضي دون تغيير في التركيب الجيني. تحتوي البويضة البشرية على ما يقارب 100,000 إلى 300,000 ميتوكوندريا. قد تحتوي البويضات المتقدمة في السن أو التالفة على ميتوكوندريا تُنتج كمية أقل من الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) وكمية أكبر من أنواع الأكسجين التفاعلية، مما يُضعف سلامة المغزل ونمو الجنين. يُؤدي إدخال سيتوبلازم سليم من متبرع يحمل نطاق 10-15% إلى توفير عشرات الآلاف من الميتوكوندريا الوظيفية، وهو ما يكفي لتعزيز إنتاج الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) بشكل ملحوظ وتقليل الإجهاد التأكسدي في السيتوبلازم (بنتوف وكاسبر، 2013؛ فراغولي وويلز، 2015).

مع ذلك، فإن إدخال كمية كبيرة من سيتوبلازم المتبرع يؤدي إلى تباين كبير في الميتوكوندريا. وهذا يعني وجود مجموعتين متنافستين من الميتوكوندريا بمستويات متقاربة. في النماذج الحيوانية ودراسات الخلايا البشرية، قد يؤدي التباين الكبير في الميتوكوندريا إلى انفصال الميتوكوندريا خلال الانقسامات الخلوية المبكرة، وتوزيع غير متوقع للأنسجة، وفي بعض الحالات إلى فقدان الكفاءة الأيضية بمرور الوقت نتيجة لتنافس مجموعات الميتوكوندريا غير المتوافقة (والاس وشالكيا، 2013؛ ستيوارت وتشينيري، 2015). من خلال الحفاظ على ميتوكوندريا المتبرع ضمن نطاق 10-15%، تعود معظم الأجنة بشكل طبيعي نحو سيادة ميتوكوندريا المريضة خلال الانقسامات اللاحقة، مع الاستفادة في الوقت نفسه من التحفيز الأيضي المبكر خلال مرحلتي الانقسام الحاسمتين وتكوين الكيسة الأريمية.

لهذا السبب، يختلف نقل السيتوبلازم اختلافًا جوهريًا عن العلاج باستبدال الميتوكوندريا. في العلاج باستبدال الميتوكوندريا، تُزال جميع ميتوكوندريا المريض تقريبًا وتُستبدل بميتوكوندريا متبرع في بيئة سيتوبلازمية جديدة لمنع أمراض الميتوكوندريا. أما نقل السيتوبلازم فيفعل العكس: فهو يحافظ على هوية سيتوبلازم المريض وتوافقه مع النواة، مع تزويد البويضة بالقدر الكافي من الآليات السليمة لإتمام مراحل النمو المبكرة. ولكلتا الطريقتين مزاياها الخاصة لمجموعات مختلفة من المرضى.

ما يمكن وما لا يمكن أن يفعله النقل السيتوبلازمي

يُحسّن نقل السيتوبلازم معدلات الإخصاب، وديناميكية انقسام البويضة، وتكوين الكيسة الأريمية لدى بعض المرضى الذين تفشل بويضاتهم رغم سلامة الحيوانات المنوية واستجابة المبيض الجيدة. في الدراسات السريرية المبكرة، ارتبط نقل السيتوبلازم بارتفاع معدلات نمو الأجنة وزيادة الولادات الحية لدى النساء اللواتي يعانين من فشل متكرر في التلقيح الصناعي (باريت وآخرون، 2001). وقد أظهرت دراسات أحدث أن تحسين وظيفة الميتوكوندريا في البويضات المتقدمة في السن أو المتضررة يُحسّن بشكل مباشر استقرار المغزل، وإنتاج الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP)، وكفاءة الجنين (بنتوف وكاسبر، 2013؛ فراغولي وويلز، 2015). وهذا ما يجعل نقل السيتوبلازم ذا أهمية خاصة للنساء اللواتي يعانين من خلل في وظيفة البويضات مرتبط بالعمر، أو ضعف نمو الأجنة رغم سلامة الكروموسومات، أو فشل متكرر في انغراس البويضة.

مع ذلك، من المهم بنفس القدر توضيح ما لا يمكن أن يفعله نقل السيتوبلازم. فهو لا يُصحح التشوهات الكروموسومية في البويضة. فإذا كانت البويضة تعاني من عدم انفصال الكروموسومات أو تلف شديد في الحمض النووي، فإن إضافة سيتوبلازم سليم لن يُصلح ذلك. كما أنه لا يقضي على أمراض الميتوكوندريا الوراثية، لأن ميتوكوندريا المريضة تظل سائدة في الجنين. لهذا السبب، لا يُستخدم نقل السيتوبلازم لمنع انتقال اضطرابات الميتوكوندريا الوراثية؛ فهذا هو دور تقنية نقل الميتوكوندريا (MRT)، حيث يُنقل الحمض النووي النووي إلى بويضة متبرعة تحتوي على ميتوكوندريا سليمة فقط (Craven et al., 2010; Hyslop et al., 2016).

من الناحية العملية، يُنظر إلى نقل السيتوبلازم على أنه استراتيجية إنقاذ أيضي للبويضات التي تحتوي على حمض نووي نووي سليم ولكن بآليات خلوية مختلة. يمكن أن يُحسّن هذا الإجراء نمو الجنين وقدرته على الانغراس لدى فئة معينة من المرضى، ولكنه لا يُلغي العوامل الوراثية، ولا يُجدد الكروموسومات، ولا يُغني عن بويضات المتبرعة في حالات اختلال الصيغة الصبغية الشديد أو فشل المبيض. عند استخدامه بشكل مناسب، يقع هذا الإجراء بين التلقيح الصناعي التقليدي والعلاج الكامل باستبدال الميتوكوندريا، مُقدماً طريقة منطقية بيولوجياً لتعزيز كفاءة البويضات دون المساس بالهوية الجينية للمريضة.

كيف يعمل علاج التلقيح الاصطناعي السيتوبلازمي في الممارسة السريرية؟

في برامج نقل السيتوبلازم الحديثة، لا يُصمَّم الإجراء على أساس بويضة واحدة، بل على أساس الاحتمالية والتكرار والانتقاء، لأنه حتى مع تحسين وظيفة السيتوبلازم، فإن التركيب الجيني النووي للبويضة يظل مرتبطًا بالعمر البيولوجي. لهذا السبب، نسعى للعمل بحد أدنى خمس بويضات ناضجة (M2) كحد أدنى عملي للحصول على نتائج ذات دلالة. هذا ليس اختيارًا عشوائيًا، فمعدلات الإخصاب، ومعدلات تكوين الكيسة الأريمية، ومعدلات التضاعف الصبغي، كلها تعمل كاحتمالات مضاعفة. عندما تتوفر بويضة واحدة أو اثنتان فقط، حتى عملية نقل السيتوبلازم الناجحة بيولوجيًا، يكون هناك احتمال كبير ألا ينتج عنها جنين قابل للنقل، وذلك ببساطة بسبب التناقص الإحصائي (Fragouli & Wells, 2015; Franasiak et al., 2014).

نظرًا لأن العديد من المريضات المرشحات لنقل السيتوبلازم يعانين من ضعف الاستجابة أو تقدم سن الإنجاب، فقد لا يكون من الممكن الحصول على خمس بويضات ناضجة (M2) في دورة واحدة. في هذه الحالات، يصبح تراكم البويضات على مدار عدة عمليات سحب جزءًا أساسيًا من الاستراتيجية. فكل عملية سحب تزيد من مخزون بويضات M2 التي يمكن تخصيبها وتلقي التغذية السيتوبلازمية. هذا المفهوم راسخ في التلقيح الصناعي في المختبر (IVF) مع انخفاض مخزون البويضات وفي الحفاظ على الخصوبة، حيث يُعد العدد التراكمي للبويضات، وليس عدد البويضات في الدورة الواحدة، المؤشر الأقوى على النجاح (كوبو وآخرون، 2016؛ فاياريلي وآخرون، 2020). في سياق نقل السيتوبلازم، يصبح التراكم أكثر أهمية لأن هذه التقنية تُطبق على بويضات تعاني أصلًا من ضعف بيولوجي.

لا تقتصر أهمية عتبة الخمس بويضات على الإخصاب فحسب، بل تشمل أيضًا نمو الجنين والانتقاء الجيني. فحتى في دورات التلقيح الصناعي المُحسّنة، لا تصل إلا نسبة ضئيلة من البويضات المُخصبة إلى مرحلة الكيسة الأريمية، ولا تكون إلا نسبة ضئيلة من الكيسات الأريمية سليمة كروموسوميًا. تُظهر مجموعات بيانات كبيرة من فحص ما قبل الزرع الجيني لاختلال الصيغة الصبغية (PGT-A) أن 10-301 كيسة أريمية فقط من أصل 300 كيسة أريمية سليمة كروموسوميًا لدى النساء في الأربعينيات من العمر، حتى مع جودة نمو الجنين (فراناسياك وآخرون، 2014؛ تيغز وآخرون، 2020). يُمكن لنقل السيتوبلازم تحسين كفاءة النمو، ما يعني وصول المزيد من الأجنة إلى مرحلة الكيسة الأريمية، ولكنه لا يُغير معدل الخطأ الانقسامي الذي يُسبب اختلال الصيغة الصبغية. وهذا يعني أنكِ ما زلتِ بحاجة إلى عدد كافٍ من الأجنة للحصول على جنين سليم.

ولهذا السبب يكون نقل السيتوبلازم أكثر فعالية عندما يكون جزءًا من استراتيجية تهدف إلى إنتاج أجنة متعددة، متبوعًا بـ اختبار PGT-A لتحديد أي من هذه الأجنة يتمتع بتركيب كروموسومي طبيعي. يساعد التزويد السيتوبلازمي الأجنة على تحمل الإجهاد الأيضي في المراحل المبكرة من النمو والوصول إلى مرحلة الكيسة الأريمية، ولكن فحص ما قبل الزرع الجيني (PGT-A) هو ما يسمح باختيار الجنين الذي يتمتع بوظيفة سيتوبلازمية محسّنة وتركيب نووي سليم. بدون هذه الخطوة الأخيرة للاختيار، تتضاءل فائدة نقل السيتوبلازم بسبب ارتفاع معدل اختلال الصيغة الصبغية، خاصةً لدى المرضى الأكبر سنًا (Fragouli & Wells, 2015; Tiegs et al., 2020).

من منظور الاحتمالات، يعني هذا أنه كلما زاد عدد الأجنة التي يمكن تكوينها، زادت فرصة النجاح. لكل بويضة M2 فرصة معينة للتخصيب، ولكل بويضة مخصبة فرصة معينة لتصبح كيسة أريمية، ولكل كيسة أريمية فرصة معينة لتكون سليمة كروموسوميًا. يزيد نقل السيتوبلازم من المرحلة المتوسطة، وهي تكوين الكيسة الأريمية، ولكنه لا يزيل العقبة الأخيرة، وهي سلامة الكروموسومات. لذا، فإن تجميع البويضات للوصول إلى خمس بويضات M2 على الأقل، وتكوين عدة أجنة، ثم استخدام فحص ما قبل الزرع الجيني (PGT-A) لاختيار أفضلها، هو الطريقة التي تحول بها تقنية نقل السيتوبلازم من تقنية ذات أهمية بيولوجية إلى علاج ذي جدوى سريرية (فراناسياك وآخرون، 2014؛ فاياريلي وآخرون، 2020).

عمليًا، يعني هذا أن بعض المريضات سيحتجن إلى عمليتي سحب بويضات أو ثلاث أو حتى أكثر قبل إجراء فحص ما قبل الزرع لتحديد اختلالات الأجنة ونقل الأجنة، وذلك لضمان توفر عدد كافٍ من الأجنة لتبرير العملية. الهدف ليس الحصول على جنين واحد بسرعة، بل تكوين مجموعة من الأجنة يمكن من خلالها اختيار جنين سليم وراثيًا وقادر على النمو، مما يمنح المريضة فرصة حقيقية للحمل بدلًا من محاولة واحدة ذات احتمالية نجاح منخفضة.