Ученые впервые отредактировали ген в оплодотворенных яйцеклетках, критически важных для раннего развития. Эксперименты помогли исследователям узнать о фундаментальной биологии человека так, как они не могли этого сделать на мышах.
Связанный контент
- Редактирование генов CRISPR для лечения пациентов впервые
- Редактирование человеческих генов может начаться к концу года в США.
Исследователи во главе с Кэти Ниакан, биологом-разработчиком из Института Фрэнсиса Крика в Лондоне, отключили ген, кодирующий белок под названием OCT4, который, как известно, активен в стволовых клетках, которые могут развиваться во все типы клеток организма, сообщает Gretchen Фогель для науки . Выключение гена гарантировало, что клетки оплодотворенных человеческих яиц не могли образовать плацентарные клетки, клетки желточного мешка или даже клетки, которые обычно становятся плодом.
Отключение одного и того же гена у эмбрионов мышей дает разные результаты: эти эмбрионы превратились в клубочки в основном из плацентарных клеток. Полученные данные свидетельствуют о том, что ген контролирует судьбу нескольких клеточных линий и играет несколько иную роль у людей, чем у мышей.
«Это открывает возможность использования действительно мощного, точного генетического инструмента для понимания функции генов», - говорит Ниакан Робу Стейну из NPR . «Мы бы никогда не получили такого понимания, если бы не изучали функцию этого гена у эмбрионов человека».
Исследователи сообщили о своих результатах вчера в Природе.
Даже с учетом этого понимания, работа является скорее доказательством принципа - демонстрацией силы и полезности техники редактирования генома CRISPER-Cas9, сообщает Vogel. Технология подобна паре молекулярных ножниц, которые позволяют исследователям вырезать определенные фрагменты ДНК из генома и даже заменять код своими собственными инструкциями.
Ученые уже использовали этот инструмент, чтобы сделать ряд важных достижений и открытий, таких как разработка лабораторных животных на заказ и тестирование потенциальных методов лечения рака. В последние годы также произошло несколько набегов на территорию редактирования генома человека. В августе американские ученые использовали CRISPR для исправления мутации, вызывающей смертельное заболевание сердца. (Другие ученые с тех пор подвергли сомнению эти недавние утверждения, сообщает Ewen Callaway for Nature .)
Однако за каждый шаг, предпринятый в этом направлении, редакционные статьи и мнения требуют осторожности.
«Опасения заключаются в том, что мы откроем дверь в клиники репродуктивного здоровья, желающие предложить редактирование генов, чтобы сделать будущих детей выше или сильнее, или что бы они не хотели продавать», - говорит Марси Дарновский, глава группы по контролю генетики, которая называется Центр генетики и Общество, рассказывает НПР . «Это может поставить нас в ситуацию, когда некоторые дети будут биологически превосходить других».
Работа Ниакан и ее коллег, однако, далека от этой ситуации. Исследователи должны были обратиться в Управление по оплодотворению человека и эмбриологии, учрежденное в Соединенном Королевстве учреждение, которое тщательно анализирует предлагаемые исследования редактирования эмбрионов, сообщает Vogel для Science .
«Эмбрион 5-го дня» (слева) показывает эмбрион на пятый день развития, а «Эмбрион 5-го дня» показывает отредактированный эмбрион без OCT4. Он не образует правильную бластоцисту, показывая, что OCT4 необходим для развития бластоцисты (д-р Kathy Niakan / Nature) В классических генетических исследованиях исследователи регулярно отключают гены, чтобы выяснить, как они функционируют, сообщает Рики Льюис для проекта « Генетическая грамотность» . Но CRISPR позволяет им делать то же самое с большей точностью и точностью.
В новом исследовании использовались оплодотворенные клетки, пожертвованные после того, как люди прошли процедуры оплодотворения in vitro . «Когда дело доходит до освещения раннего развития человека, нет ничего, что соответствовало бы использованию реальной вещи: человеческих клеток и тканей», - пишет Льюис.
Исследователи отключили ген, который кодирует OCT4 очень рано в разработке. В более чем 80 процентах из 41 оплодотворенной яйцеклетки растущие и делящиеся клетки не смогли сформировать полую сферу из примерно 200 клеток, называемых бластоцистой. Многие попытки экстракорпорального оплодотворения также терпят неудачу на этом этапе, поэтому исследователи должны понять, что это критический момент.
«Понимание ключевых генов, которые участвуют в развитии бластоцисты, это может действительно помочь нашему пониманию этого важного, критического окна человеческого развития», - говорит Ниакан NPR .
В редакционной статье сама природа высоко оценила исследование как пример того, как следует проводить исследование редактирования генома человека:
Конкретные требования к исследованиям будут различаться, но прочная основа для их оценки как можно раньше представляется наилучшим способом обеспечения их соответствия самым высоким стандартам. Регуляторные органы, спонсоры, ученые и редакторы должны продолжать совместную работу, чтобы определить детали дальнейшего пути редактирования генома зародышевой линии, чтобы ценные ресурсы и инструменты, которые сейчас находятся в нашем распоряжении, использовались с разумной оценкой.
Будущие эксперименты могут использовать CRISPR для исследования роли других генов. И эксперты будут внимательно следить за этикой этой работы.
