Команда использовала методы редактирования генома, чтобы не дать ключевому гену производить белок под названием OCT4, который обычно становится активным в первые несколько дней развития человеческого эмбриона. После того, как яйцеклетка оплодотворена, она делится примерно до тех пор, пока примерно через 7 дней не образует шар из примерно 200 клеток, называемый «бластоцистой». Исследование показало, что человеческим эмбрионам требуется OCT4 для правильного формирования бластоцисты.«Мы были удивлены, увидев, насколько важен этот ген для развития человеческого эмбриона, но нам нужно продолжить нашу работу, чтобы подтвердить его роль», — говорит доктор Нора Фогарти из Института Фрэнсиса Крика, первый автор исследования. «Другие методы исследования, включая исследования на мышах, предполагают более позднюю и более целенаправленную роль OCT4, поэтому наши результаты подчеркивают необходимость исследования человеческого эмбриона».
Доктор Кэти Ниакан из Института Фрэнсиса Крика, руководившая исследованием, добавляет: «Один из способов узнать, что ген делает в развивающемся эмбрионе, — это увидеть, что происходит, когда он не работает. Теперь мы продемонстрировали эффективный способ Делая это, мы надеемся, что другие ученые воспользуются им, чтобы выяснить роль других генов.
Если бы мы знали ключевые гены, которые необходимы эмбрионам для успешного развития, мы могли бы улучшить методы ЭКО и понять некоторые причины неудач беременности. Это может занять много времени. лет для достижения такого понимания, наше исследование — лишь первый шаг ».Исследование было опубликовано в журнале Nature под руководством ученых из Института Фрэнсиса Крика в сотрудничестве с коллегами из Кембриджского университета, Оксфордского университета, Института Wellcome Trust Sanger, Сеульского национального университета и клиники Борн Холл.
Он в основном финансировался Советом медицинских исследований Великобритании, Wellcome и Cancer Research UK.Команда потратила больше года на оптимизацию своих методов с использованием эмбрионов мыши и человеческих эмбриональных стволовых клеток, прежде чем начать работу с человеческими эмбрионами. Чтобы инактивировать OCT4, они использовали метод редактирования под названием CRISPR / Cas9, чтобы изменить ДНК 41 эмбриона человека.
Через семь дней развитие эмбриона было остановлено, и эмбрионы были проанализированы.Эмбрионы, использованные в исследовании, были пожертвованы парами, прошедшими лечение ЭКО, при этом замороженные эмбрионы оставались на хранении; большинство из них были пожертвованы парами, которые пополнили свою семью и хотели, чтобы их избыточные эмбрионы использовались для исследований. Исследование было проведено по лицензии на исследование и под строгим регулирующим надзором Управления по оплодотворению и эмбриологии человека (HFEA), независимого регулирующего органа правительства Великобритании, контролирующего лечение и исследования бесплодия.
Считается, что наряду с развитием человеческого эмбриона, OCT4 играет важную роль в биологии стволовых клеток. «Плюрипотентные» стволовые клетки могут стать клетками любого другого типа, и они могут быть получены из эмбрионов или созданы из взрослых клеток, таких как клетки кожи. Эмбриональные стволовые клетки человека берут из той части развивающегося эмбриона, которая имеет высокий уровень OCT4.«У нас есть технология для создания и использования плюрипотентных стволовых клеток, что, несомненно, является фантастическим достижением, но мы до сих пор не понимаем, как именно эти клетки работают», — объясняет доктор Джеймс Тернер, соавтор исследования из Института Фрэнсиса Крика. . «Узнав больше о том, как разные гены заставляют клетки становиться и оставаться плюрипотентными, мы сможем более надежно производить и использовать стволовые клетки».
Сэр Пол Нерс, директор Института Фрэнсиса Крика, говорит: «Это захватывающее и важное исследование. Исследование было проведено под полным контролем регулирующих органов и предлагает новые знания о биологических процессах, действующих в первые пять или шесть дней после начала эксперимента. здоровое развитие человеческого эмбриона. Кэти Ниакан и ее коллеги предлагают новое понимание генов, ответственных за решающее изменение, когда группы клеток в самом раннем эмбрионе сначала организуются и устанавливаются на разные пути развития. Процессы, работающие в этих эмбриональных клетках, будут представлять интерес во многих областях биологии и медицины стволовых клеток ».
Доктор Кей Элдер, соавтор исследования из клиники Борн Холл, говорит: «Успешное лечение ЭКО в значительной степени зависит от систем культивирования, которые обеспечивают оптимальную среду для здорового развития эмбриона. Многие эмбрионы задерживаются в культуре или не могут продолжать развиваться после имплантации. ; это исследование значительно поможет в лечении бесплодных пар, помогая нам определить факторы, которые необходимы для обеспечения того, чтобы человеческие эмбрионы могли развиться в здоровых детей ».Доктор Людовик Валлиер, соавтор исследования из Wellcome Trust Sanger Institute и Wellcome — MRC Cambridge Stem Cell Institute, говорит: «Это исследование представляет собой важный шаг в понимании эмбрионального развития человека.
Получение этих знаний будет иметь важное значение для развития. новые методы лечения нарушений развития, а также могут помочь понять болезни взрослых, такие как диабет, которые могут возникать на раннем этапе жизни. Таким образом, это исследование откроет новые области возможностей для базовых и трансляционных приложений ».