Перші моменти життя – це делікатний, але активний час, коли одна клітина стає двома, потім чотирма, і починається безліч генетичних сигналів, які керують їх ростом.

У цьому процесі ген NANOG є необхідним для раннього розвитку ембріонів. Раніше було відомо, що це стосується мишей, але тепер ми можемо з упевненістю стверджувати, що це також стосується людей.

У попередніх експериментах з мишами дослідники виявили, що NANOG є ключовим для розвитку перших клітин, які формують ембріон. Він також бере участь у виробництві жовткового мішка, який є важливим для підтримки цих початкових клітин, поки вони поступово починають формувати нову істоту.

Білок, за який відповідає NANOG, називається NANOG, без курсиву. Це транскрипційний фактор.

Його завдання (у мишей, людей та інших ссавців) полягає в регулюванні того, які частини ДНК перетворюються на білки, подібно до менеджера постачання в клітині.

Він може вмикати або вимикати певні гени, залежно від обставин, щоб забезпечити виробництво правильних кількостей білків у потрібний час.

Хоча миші та люди мають багато анатомічних рис, між нами є очевидні відмінності. Тому, хоча дослідження на мишах можуть натякати на те, що може відбуватися в людському тілі, ми ніколи не знаємо, чи це так, поки не проведемо реальні тести.

Зараз, завдяки ретельно спланованому дослідженню на реальних людських ембріонах, міжнародна команда дослідників на чолі з біологом розвитку Кеті Нікан з Кембриджського університету підтвердила, що NANOG дійсно відіграє важливу роль у розвитку людських ембріонів, але не так, як у мишей.

Один із найкращих способів зрозуміти, як працює певний ген і який у нього ефект, – це вимкнути його.

Саме це зазвичай роблять дослідники, щоб вивчити механізми генів у тваринних моделях, таких як миші: вони "вимикають" конкретний ген, використовуючи технології редагування геному, такі як CRISPR/Cas9, які використовують ферменти для "різання" та "вставлення" фрагментів ДНК.

Але ці методи можуть іноді призводити до небажаних змін у ДНК та перестановок геному, тому Нікан та її колеги обрали інший підхід: базове редагування.

Дослідження використання базового редагування в людських ембріонах все ще на ранніх стадіях. Більшість досліджень до цього часу використовували трипронуклеарні ембріони (які не вважаються життєздатними в ЕКЗ, тому їх часто відкидають).

Ці ембріони мають аномальні розвиткові та хромосомні особливості, через що їх не використовують в ЕКЗ, і тому вони більш доступні для досліджень. Але саме тому вони не можуть багато розповісти про нормальний розвиток людських ембріонів.

Ембріони, які стали центром цього дослідження, були або "надлишковими", пожертвуваними людьми в програмах допоміжного зачаття та обміну яйцями, або були отримані з гамет донорів. Іншими словами, вони не були трипронуклеарними: вони були "нормальними".

Це перший раз, коли вчені досліджували базове редагування в розвитково нормальних ембріонах (які, як зазначають дослідники, не були дозволені розвиватися більше 14 днів).

Змінивши лише одну базову літеру в генетичному коді (в порівнянні з подвійними редагуваннями, які використовуються в CRISPR), Нікан та її колеги змогли порушити нормальну функцію NANOG в людських ембріонах і людських ембріональних стовбурових клітинах, не вносячи жодних інших небажаних змін.

При вимкненні NANOG плюрипотентні епібластні клітини не могли перетворитися на стовбурові клітини. Натомість вони були перенаправлені на формування жовткового мішка або плацентарних клітин.

Іншими словами, ембріони стали "заплутаними", витрачаючи всі свої ресурси на підтримку системи, а не на будівельні блоки фактичного плоду. Але, на відміну від того, що спостерігалося у мишей, NANOG не здається необхідним для розвитку жовткового мішка у людей.

Хоча результати цього дослідження можуть мати майбутні застосування в дослідженнях і, спекулятивно, в репродуктивних технологіях, вчений-стовбуровий клітин Душка Іліч з Кінгс-коледжу в Лондоні, який не брав участі в дослідженні, застерігає, що "негайна цінність дослідження є механістичною, а не клінічною".

"Ця робота також демонструє потенціал базового редагування як інструменту дослідження, але не доводить, що редагування ембріонів є безпечним для клінічного використання," – говорить він. "Також будь-яка релевантність до безпліддя, невдачі імплантації або втрати вагітності залишається перспективною".

Але, як зазначає біолог розвитку Робін Ловелл-Бейдж з Інституту Френсіса Крика, який надав відгуки дослідницькій групі: "Чим більше ми розуміємо ранні етапи розвитку людських ембріонів, тим більше шансів ми маємо зменшити страждання, розчарування та іноді виснажливі розлади".

Дослідження опубліковане в Nature.