Учените достигнаха значителен напредък в разбирането как човешкият живот възниква на молекулярно ниво. Изследванията на механизмите на ранната ембриогенеза са идентифицирали специфичен участък от ДНК, който действа като главен превключвател, активиращ програмата за формиране на човешки организъм от една единствена оплодена клетка.

Защо генът NANOG се счита за ключ към разбирането на живота?

Група изследователи са идентифицирали ген, който контролира началото на формирането на човешкия организъм по време на ембрионалния етап. Този генетичен елемент е наречен NANOG на името на келтската митична земя на вечната младост, Тир на Ног, защото неговата активност прави стволовите клетки практически безсмъртни. Въпреки че учените вече са знаели за ролята на този ген от експерименти с животни, нови данни показват, че при хората той изпълнява фундаментално различна и далеч по-важна функция, според New Scientist.

По-доброто разбиране ще помогне на изследванията на стволовите клетки и регенеративната медицина, а това би могло да има трансформиращо въздействие, което би могло да промени живота ни, коментира Кейти Ниакан от университета в Кеймбридж.

Екип от учени, ръководен от Ниакан, използва технологията за прецизно редактиране на нуклеотидите CRISPR, за да изследва функцията на NANOG в оплодените човешки яйцеклетки. Когато яйцеклетката започне да се дели, нейните клетки обикновено избират един от три пътя: образуване на плацента, жълтъчна мешка или непосредствено самия ембрион.

Експерименти, докладвани в проучване, публикувано в списание bioRxiv, разкриват поразителна разлика между видовете: когато изследователите деактивират NANOG при мишките, това води само до проблеми с образуването на жълтъчна мешка. Когато обаче подобна манипулация е извършена върху човешки клетки, никоя от тях не е успяла да инициира развитие по начин, който би довел до формирането на човешко тяло.

Какво ни дава това?

Това откритие има огромни последици за репродуктивната медицина, особено за ин витро оплождането (IVF). В момента специалистите избират ембриони за имплантиране предимно въз основа на външния им вид под микроскоп. Кейти Ниакан обаче отбелязва, че дори ако един ембрион изглежда здрав, в 50% от случаите той няма потенциал за успешна имплантация. Разбирането на ролята на генетичните маркери като NANOG ще позволи на лекарите значително по-точно да определят жизнеспособността на ембриона и да увеличат шансовете за успешна бременност.

Учените подчертават важността на използвания от тях метод. За разлика от класическия CRISPR, който разрязва ДНК веригите и може да причини непредсказуеми мутации, базовото редактиране позволява модифицирането само на една „буква“ от генетичния код едновременно. Това значително намалява риска от хромозомни аномалии.

Въпреки това, технологията все още е изправена пред проблема с мозаицизма, при който редактирането се случва само в подмножество от клетките на ембриона. В изследване, ръководено от Дитер Егли в Колумбийския университет, този процент достига 80 процента, докато екипът на Ниакан успява да го намали до само 50 процента, което все още е твърде високо за клинична употреба.

Технологията все още не е готова за това, каза Мери Хърбърт от университета Монаш в Мелбърн.

Експерти, включително Робин Ловел-Бадж от Института „Франсис Крик“, подкрепят мнението, че редактирането на гени при деца в момента е неетично. Те призовават за разширени фундаментални изследвания, резултатите от които трябва да бъдат отворени за обществено обсъждане. Едва след като техническите проблеми с мозаицизма бъдат разрешени и функциите на всеки ген бъдат задълбочено проучени, ще бъде възможно безопасното коригиране на наследствените заболявания в ембрионалния стадий.

Проучването NANOG бележи първото успешно използване на високоточно редактиране за изучаване на генната функция в здравите човешки ембриони, полагайки основите за бъдещи медицински пробиви.