Για πρώτη φορά, οι επιστήμονες επεξεργάστηκαν ένα γονίδιο σε γονιμοποιημένα ανθρώπινα αυγά κρίσιμα για την πρώιμη ανάπτυξη. Τα πειράματα βοήθησαν τους ερευνητές να μάθουν για τη θεμελιώδη ανθρώπινη βιολογία κατά τρόπο που δεν θα μπορούσαν μέσω της έρευνας σε ποντίκια.
σχετικό περιεχόμενο
- CRISPR γονιδιακή επεξεργασία που χρησιμοποιείται για την αντιμετώπιση του ασθενούς για πρώτη φορά
- Η επεξεργασία των ανθρώπινων γονιδίων μπορεί να ξεκινήσει μέχρι το τέλος του έτους στις ΗΠΑ
Οι ερευνητές με επικεφαλής τον Kathy Niakan, βιολόγο ανάπτυξης στο Francis Crick Institute στο Λονδίνο, απενεργοποίησαν ένα γονίδιο που κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη που ονομάζεται OCT4 και είναι γνωστή ότι είναι δραστική στα βλαστοκύτταρα και μπορεί να εξελιχθεί σε όλους τους τύπους κυττάρων που βρίσκονται στο σώμα. Vogel για την επιστήμη . Η αναστροφή του γονιδίου εξασφάλισε ότι τα κύτταρα από τα γονιμοποιημένα ανθρώπινα αυγά απέτυχαν να σχηματίσουν κύτταρα του πλακούντα, κυψελιδικά κύτταρα σακχάρου ή ακόμη και κύτταρα που συνήθως θα γίνονταν έμβρυα.
Η απενεργοποίηση του ίδιου γονιδίου σε έμβρυα ποντικιών παρέχει διαφορετικά αποτελέσματα: Τα έμβρυα αυτά έγιναν μπάλες κυττάρων πλακούντα. Τα ευρήματα υποδεικνύουν ότι το γονίδιο ελέγχει τη μοίρα αρκετών κυτταρικών γραμμών και παίζει ελαφρώς διαφορετικό ρόλο στον άνθρωπο από ό, τι στα ποντίκια.
"Αυτό ανοίγει τη δυνατότητα χρήσης ενός πραγματικά ισχυρού, ακριβούς εργαλείου γενετικής για την κατανόηση της γονιδιακής λειτουργίας", λέει ο Niakan στον Rob Stein της NPR . "Δεν θα είχαμε κερδίσει ποτέ αυτή τη διορατικότητα εάν δεν μελετήσαμε πραγματικά τη λειτουργία αυτού του γονιδίου σε ανθρώπινα έμβρυα."
Οι ερευνητές δημοσίευσαν χθες τα αποτελέσματα τους στη Φύση.
Ακόμη και δεδομένης αυτής της διορατικότητας, το έργο είναι περισσότερο απόδειξη της αρχής - μια επίδειξη της δύναμης και της χρησιμότητας της τεχνικής επεξεργασίας του γονιδιώματος CRISPER-Cas9, αναφέρει ο Vogel. Η τεχνολογία είναι σαν ένα ζευγάρι μοριακών ψαλιδιών που επιτρέπουν στους ερευνητές να κόβουν συγκεκριμένους τσακιστές DNA από το γονιδίωμα και ακόμη και να αντικαθιστούν τον κώδικα με δικές τους οδηγίες.
Ήδη οι επιστήμονες έχουν χειριστεί το εργαλείο για να κάνουν μια σειρά από σημαντικές εξελίξεις και ανακαλύψεις, όπως τα εργαστηριακά εργαστηριακά εργαστηριακά ζώα και τη δοκιμή πιθανών θεραπειών για τον καρκίνο. Πρόσφατα χρόνια έχουν επίσης δει αρκετές εισβολές στην επικράτεια της επεξεργασίας του ανθρώπινου γονιδιώματος. Τον Αύγουστο, Αμερικανοί επιστήμονες χρησιμοποίησαν το CRISPR για να διορθώσουν μια μετάλλαξη που προκαλεί μια θανατηφόρα καρδιακή πάθηση. (Άλλοι επιστήμονες έχουν αμφισβητήσει από τότε αυτές τις πρόσφατες αξιώσεις, αναφέρει ο Ewen Callaway για τη φύση .)
Ωστόσο, για κάθε βήμα που ακολουθείται από αυτόν τον δρόμο, τα δημοσιεύματα και τα στοιχεία της γνώμης απαιτούν προσοχή.
"Οι ανησυχίες είναι ότι θα ανοίγαμε την πόρτα για τις κλινικές γονιμότητας που προσπαθούμε να προσφέρουμε επεξεργασία γονιδίων για να φτιάξουμε μελλοντικά παιδιά ψηλότερα ή ισχυρότερα ή ό, τι ήθελαν να εμπορευθούν", δήλωσε ο Marcy Darnovsky, επικεφαλής μιας ομάδας ελέγχου γενετικής που ονομάζεται Κέντρο Γενετικής και Κοινωνία, λέει η NPR . "Αυτό θα μπορούσε να μας βάλει σε μια κατάσταση όπου ορισμένα παιδιά θεωρήθηκαν βιολογικά ανώτερα από άλλα παιδιά".
Ωστόσο, η δουλειά του Niakan και των συναδέλφων της απέχει πολύ από αυτή την κατάσταση. Οι ερευνητές έπρεπε να απευθυνθούν στην Αρχή Ανθρώπινης Γονιμοποίησης και Εμβρυολογίας, ίδρυμα εγκατεστημένο στο Ηνωμένο Βασίλειο, το οποίο αναθεωρεί αυστηρά την προτεινόμενη έρευνα εμβρύου-επεξεργασίας, οι εκθέσεις Vogel για την Επιστήμη .
Το "έμβρυο της Ημέρας 5" (αριστερά) δείχνει το έμβρυο την πέμπτη ημέρα της ανάπτυξης και το "Επεξεργασμένο έμβρυο της Ημέρας 5" εμφανίζει ένα επεξεργασμένο έμβρυο χωρίς OCT4. Δεν σχηματίζει μια σωστή βλαστοκύστη, δείχνοντας ότι απαιτείται OCT4 για ανάπτυξη βλαστοκύστεων (Δρ. Kathy Niakan / Nature) Στις κλασσικές γενετικές μελέτες, οι ερευνητές απενεργοποιούν συστηματικά τα γονίδια για να καταλάβουν πώς λειτουργούν, αναφέρει ο Ricki Lewis για το Πρόγραμμα Γενετικής Γραμματείας . Αλλά το CRISPR τους επιτρέπει να κάνουν το ίδιο με μεγαλύτερη ακρίβεια και ακρίβεια.
Η νέα έρευνα χρησιμοποίησε τα γονιμοποιημένα κύτταρα που δόθηκαν αφού οι άνθρωποι είχαν υποβληθεί σε θεραπείες in vitro γονιμοποίησης. "Όταν πρόκειται να φωτιστεί η πρώιμη ανθρώπινη ανάπτυξη, δεν υπάρχει τίποτα που να μετράει τη χρήση του πραγματικού πράγματος: ανθρώπινα κύτταρα και ιστούς", γράφει ο Lewis.
Οι ερευνητές απενεργοποίησαν το γονίδιο που κωδικοποιεί το OCT4 πολύ νωρίς στην ανάπτυξη. Σε περισσότερα από 80% των 41 γονιμοποιημένων ωαρίων που εξετάστηκαν, τα αναπτυσσόμενα και διαιρούμενα κύτταρα απέτυχαν να σχηματίσουν μια κοίλη σφαίρα περίπου 200 κυττάρων, που ονομάζεται βλαστοκύστη. Πολλές προσπάθειες γονιμοποίησης in vitro επίσης αποτυγχάνουν σε αυτό το στάδιο, επομένως είναι μια κρίσιμη στιγμή για να κατανοήσουν οι ερευνητές.
"Με την κατανόηση των βασικών γονιδίων που εμπλέκονται στην ανάπτυξη της βλαστοκύστης, αυτό μπορεί πραγματικά να μας ενημερώσει για αυτό το σημαντικό, κρίσιμο παράθυρο της ανθρώπινης ανάπτυξης", λέει ο Niakan στο NPR .
Σε μια σύνταξη, η ίδια η Φύση επαίνεσε την έρευνα ως παράδειγμα για το πώς πρέπει να γίνει η επεξεργασία του ανθρώπινου γονιδιώματος:
Οι ιδιαίτερες απαιτήσεις των μελετών θα διαφέρουν, αλλά ένα ισχυρό πλαίσιο για την εκτίμησή τους το συντομότερο δυνατόν φαίνεται ο καλύτερος τρόπος για να εξασφαλιστεί ότι πληρούν τα υψηλότερα πρότυπα. Οι ρυθμιστικές αρχές, οι χρηματοδότες, οι επιστήμονες και οι συντάκτες πρέπει να συνεχίσουν να εργάζονται μαζί για να καθορίσουν τις λεπτομέρειες της πορείας προς την κατεύθυνση της επεξεργασίας γονιδιωματικών γενετικών τροποποιήσεων, έτσι ώστε οι πολύτιμοι πόροι και τα εργαλεία που βρίσκονται στη διάθεσή μας να χρησιμοποιούνται με καλή κρίση.
Τα μελλοντικά πειράματα θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν το CRISPR για να διερευνήσουν το ρόλο άλλων γονιδίων. Και οι εμπειρογνώμονες θα παρακολουθούν εκ του σύνεγγυς την παρακολούθηση της ηθικής αυτής της εργασίας.
