W laboratorium Uniwersytetu Cambridge doszło do wydarzenia, na które biolodzy rozwojowi czekali ponad dekadę. Naukowcy po raz pierwszy wykorzystali ultranowoczesną metodę edycji zasad DNA (base editing) bezpośrednio na ludzkich embrionach w ich najwcześniejszej fazie rozwoju.
Rezultat okazał się zaskakujący i przełomowy: bez genu NANOG komórki nie były w stanie wytworzyć epiblastu – warstwy komórek pluripotencjalnych, z których wykształca się później cały organizm. Jednocześnie tkanki dające początek łożysku i pęcherzykowi żółtkowemu rozwijały się niemal bez zakłóceń.
Metoda edycji zasad DNA stanowi milowy krok w porównaniu z klasyczną technologią CRISPR/Cas9. Rozwiązanie to pozwala na zmianę pojedynczej „litery” w składającym się z trzech miliardów znaków ludzkim genomie, bez konieczności przerywania podwójnej helisy DNA. Zamiast generować ryzykowne pęknięcia obu nici, edytor chemicznie przekształca jeden nukleotyd w drugi. W badaniu wykorzystano wysoce efektywny wariant adeninowy – ABE8e.
Zespół pod kierownictwem profesor Kathy Niakan (Loke Centre for Trophoblast Research) wprowadził system edycji do embrionów uzyskanych metodą in vitro, całkowicie dezaktywując funkcję genu NANOG. Zarodki były hodowane do szóstego i pół dnia – w ścisłej zgodności z brytyjskim prawem oraz pod nadzorem Urzędu ds. Płodności i Embriologii Człowieka (HFEA). Wszystkie wykorzystane próbki stanowiły nadwyżkę po zakończeniu programów wspomaganego rozrodu darczyńców.
Główny wynik naukowy
W przeciwieństwie do modeli mysich, gdzie brak genu Nanog zaburza rozwój kilku linii komórkowych jednocześnie, u ludzi efekt okazał się znacznie bardziej specyficzny. Bez genu NANOG epiblast nie powstaje, podczas gdy trofektoderma (przyszłe łożysko) i endoderma pierwotna (przyszły pęcherzyk żółtkowy) rozwijają się bez istotnych wad. Stanowi to dobitny dowód na to, jak ostrożnie należy przekładać wyniki badań na zwierzętach na biologię człowieka.
Znaczenie praktyczne
Odkrycie to pozwala lepiej zrozumieć mechanizmy wczesnych poronień oraz niepowodzeń procedur in vitro, z których wiele następuje właśnie na etapie różnicowania się komórek. W dłuższej perspektywie wiedza ta może znacząco podnieść skuteczność technologii wspomaganego rozrodu.
Podsumowanie
To odkrycie to coś więcej niż kolejny krok w poznawaniu rozwoju embrionalnego. Zwiastuje ono nową erę w biologii człowieka, w której precyzyjne narzędzia molekularne pozwalają wreszcie zajrzeć w najgłębsze mechanizmy powstawania życia. Dzięki pracom takim jak te prowadzone przez Kathy Niakan i jej zespół, stopniowo przestajemy snuć domysły, a zaczynamy rozumieć, dlaczego jedne embriony rozwijają się prawidłowo, a inne nie, jak skuteczniej i z większą troską pomagać rodzinom oraz jak w przyszłości być może zapobiegać ciężkim chorobom genetycznym jeszcze przed narodzinami.
Każde nowe, precyzyjne narzędzie i każde odpowiedzialne badanie przybliża nas do momentu, w którym medycyna reprodukcyjna stanie się w pełni zindywidualizowana, bezpieczna i ludzka. Najważniejsze to podążać naprzód z szacunkiem dla granic etycznych i ze wspólnym celem: czynienia życia lepszym, zdrowszym i pełniejszym możliwości.
