Американским генетикам впервые удалось использовать геномный редактор CRISPR/Cas9 для отключения критически важного гена в человеческом зародыше. Также они смогли изучить его роль в развитии эмбриона в течение первых семи дней его жизни. Результаты опытов были опубликована в журнале Nature.
«Насколько я знаю, это первый эксперимент, в рамках которого мы смогли успешно отключить один из генов, отвечающих за развитие зародыша, и понять, какую роль он играет в этом процессе. Мы раскрыли несколько неожиданных эффектов, не возникающих при отключении Oct4 в зародышах мышей, и в будущем мы попытаемся понять, почему это так», — заявил Джеймс Тёрнер (James Turner) из Института Фрэнсиса Крика в Лондоне (Великобритания).
Слухи о проведении подобных опытов уже давно ходили в научной среде. Так, в 015 году китайскими учеными был опубликован результат неудачных попыток адаптации системы редактирования генома для манипуляция с человеческой ДНК.
В этом году, успешная операция, проведенная во главе с Шукратом Миталиповым, позволила заявить ученым об успешном редактировании генома эмбрионов при помощи CRISPR/Cas9. Ученые смогли заменить дефектный ген, вызывавший гипертрофию сердца, на его корректную версию.
Тернер с коллегами шагнули дальше в этой линии исследований – они приспособили CRISPR/Cas9 к изучению роли отдельных генов в процессе развития человеческого зародыша: ученые научились отключать их еще до того, как оплодотворенная яйцеклетка начнет делиться.
Для эксперимента был выбран ген Oct4 – представитель четырех «магических» участков ДНК (открыт в 2006 году С. Яманакой), принудительное включение которого вызывает трансформацию взрослых клеток в аналоги стволовых клеток эмбриона. Он играет важнейшую роль в процессе развития эмбриона в течение первых семи дней его существования: в тот период, когда яйцеклетка делится несколько раз и превращается в бластоцист – первичный шарик зародыша, из чьей оболочки формируется плацента, а из внутренней части- ребенок.
«Большая часть оплодотворенных яйцеклеток, как показали первые опыты по искусственному оплодотворению, прекращает свое развитие и погибает именно на этой стадии, лишь 50% из них выживает. Нас давно интересовало то, какие гены управляют этим процессом, и, благодаря CRISPR/Cas9, у нас теперь появилась возможность найти ответ на этот вопрос», — добавила Кэйти Ниакан (Kathy Niakan), коллега Тёрнера.
Высота вероятности гибели зародыша приводит к тому, что врачи и пациенты специализированных клиник используют десятки яйцеклеток при проведении искусственного оплодотворения. Очень часто, результатом таких действий является то, что остаются лишние яйцеклетки, которые ученые могут использовать в своих экспериментах.
Имея 40 экземпляров яйцеклеток, ученые предприняли попытку отключить ген Oct4 в них, применив одну из последних версий CRISPR/Cas9, которую Ниакан, Тернер и их коллеги адаптировали для работы внутри зародыша.
«Мы уделили огромное внимание проверке того, чтобы редактирование генома при помощи CRISPR не внесло лишних изменений в структуру ДНК зародыша, и не «отключило» другие гены, помимо Oct4. Мы в буквальном смысле потратили несколько месяцев на поиски подобных ошибок и не нашли их, но, конечно, в будущем, мы планируем провести дополнительные проверки подобного рода», — пояснила Ниакан.
По результатам проведенного эксперимента стало понятно, что Oct4 играет критически важную роль в развитии зародыша, т.к. его искусственное отключение спровоцировало снижение более, чем в ,5 раза числа яйцеклеток, которые смогли достичь стадии бластоциста. При этом, дожить до этой стадии позволило лишь то, что геномным редактором была удалена лишь одна из копий Oct4.
По словам руководителя эксперимента, данную методику можно использовать и для изучения работы других генов, и поиска других ошибок в их работе, которые могут приводить к смерти зародыша, или к появлению проблем в работе эмбриональных или перепрограммированных стволовых клеток.
«Почему наши доноры согласились пожертвовать свои яйцеклетки? Они хорошо понимают, какие плюсы они несут, что без подобных экспериментов сама процедура искусственного оплодотворения была бы невозможной. Соглашаясь на такие жертвы, они надеются, что эти опыты помогут решить и другие проблемы, связанные с рождением детей», — заключает Ниакан.
Опубликовано в рубрике 
Метки: 
