For første gang redigerede forskere et gen i befrugtede menneskelige æg, der var kritiske til tidlig udvikling. Eksperimenterne hjalp forskerne med at lære om grundlæggende menneskelig biologi på en måde, de ikke kunne gennem forskning på mus.
Relateret indhold
- CRISPR Genredigering bruges til at behandle patient for første gang
- Redigering af menneskelige gener kan begynde ved årets slutning i USA
Forskere ledet af Kathy Niakan, en udviklingsbiolog ved Francis Crick Institute i London, deaktiverede et gen, der koder for et protein kaldet OCT4, der er kendt for at være aktiv i stamceller, der kan udvikle sig til alle de celletyper, der findes i kroppen, rapporterer Gretchen Vogel for videnskab . At slukke genet sikrede, at celler fra befrugtede menneskelige æg ikke formede placentceller, æggesækceller eller endda celler, der typisk ville blive et foster.
Deaktivering af det samme gen i musembryoner giver forskellige resultater: Disse embryoner blev kugler af for det meste placentaceller. Resultaterne antyder, at genet kontrollerer skæbnen for flere cellelinjer og spiller en lidt anden rolle i mennesker end hos mus.
"Dette åbner muligheden for at bruge et virkelig kraftfuldt, præcist genetikværktøj til at forstå genfunktion, " fortæller Niakan til Rob Stein fra NPR . "Vi ville aldrig have fået denne indsigt, hvis vi ikke rigtig havde undersøgt funktionen af dette gen i humane embryoner."
Forskerne rapporterede deres resultater i går i Nature.
Selv i betragtning af denne indsigt er værket mere et bevis på princippet - en demonstration af kraften og anvendeligheden af CRISPER-Cas9 genomredigeringsteknikken, rapporterer Vogel. Teknologien er på samme måde som et par molekylsaks, der gør det muligt for forskere at skære specifikke chucks af DNA fra genomet og endda erstatte koden med deres egne instruktioner.
Allerede videnskabsfolk har brugt værktøjet til at gøre en række vigtige fremskridt og opdagelser, såsom konstruktion af brugerdefinerede laboratoriedyr og test af potentielle kræftbehandlinger. I de senere år har der også været adskillige skridt ind på området for redigering af menneskeligt genom. I august udøvede amerikanske baserede forskere CRISPR for at korrigere en mutation, der forårsager en dødbringende hjertesygdom. (Andre forskere har siden sat spørgsmålstegn ved de nylige påstande, rapporterer Ewen Callaway for Nature .)
For hvert skridt, der tages ad denne vej, opfordrer imidlertid redaktionelle og udtalelsesstykker til forsigtighed.
"Bekymringerne er, at vi åbner døren til fertilitetsklinikker, der kæmper for at tilbyde genredigering for at gøre fremtidige børn højere eller stærkere, eller hvad de end måtte ønske at markedsføre, " Marcy Darnovsky, leder af en genetisk vagthundgruppe kaldet Center for Genetics og Samfund, fortæller NPR . "Det kunne bringe os i en situation, hvor nogle børn blev opfattet som biologisk overlegne andre børn."
Niakan og hendes kollegers arbejde er imidlertid langt fra denne situation. Forskerne måtte ansøge om Human Fertilization and Embryology Authority, en institution oprettet i Det Forenede Kongerige, som nøje gennemgår foreslået forskning om embryo-redigering, rapporterer Vogel for Science .
"Dag 5-embryo" (til venstre) viser embryoet på den femte udviklingsdag, og "Dag 5-redigeret embryo" viser et redigeret embryo uden OCT4. Den danner ikke en ordentlig blastocyst, hvilket viser, at OCT4 er nødvendig til udvikling af blastocyst (Dr. Kathy Niakan / Nature) I klassiske genetiske undersøgelser deaktiverer forskere rutinemæssigt gener for at finde ud af, hvordan de fungerer, rapporterer Ricki Lewis til genetisk litteraturprojekt . Men CRISPR giver dem mulighed for at gøre det samme med større præcision og nøjagtighed.
Den nye forskning anvendte befrugtede celler, der blev doneret, efter at folk havde gennemgået in vitro- befrugtningsbehandlinger. "Når det kommer til at belyse den tidlige menneskelige udvikling, er der intet, der måler op til at bruge den rigtige ting: menneskelige celler og væv, " skriver Lewis.
Forskerne deaktiverede genet, der koder for OCT4 meget tidligt i udviklingen. I mere 80 procent af de 41 befrugtede æg, der blev testet, kunne de voksende og delende celler ikke danne en hul kugle på ca. 200 celler, kaldet en blastocyst. Mange in vitro- befrugtningsbestræbelser mislykkes også på dette tidspunkt, så det er et kritisk tidspunkt for forskerne at forstå.
"Ved at forstå de centrale gener, der er involveret i udviklingen af blastocyst, kan dette virkelig informere vores forståelse om dette vigtige, kritiske vindue for menneskelig udvikling, " siger Niakan til NPR .
I en redaktion priste naturen selv forskningen som et eksempel på, hvordan forskning i menneskelig genomredigering skulle udføres:
De særlige krav til undersøgelser vil variere, men en stærk ramme for vurdering af dem så tidligt som muligt synes den bedste måde at sikre, at de opfylder de højeste standarder. Tilsynsmyndigheder, finansieringsmænd, forskere og redaktører er nødt til at fortsætte med at arbejde sammen for at definere detaljerne om vejen frem til redigering af kimplet genom, så de værdifulde ressourcer og værktøjer, der nu står til vores rådighed, bruges med god bedømmelse.
Fremtidige eksperimenter kunne bruge CRISPR til at undersøge andre geners rolle. Og eksperter vil nøje følge med for at overvåge etik i dette arbejde.
