Voor het eerst hebben wetenschappers een gen bewerkt in bevruchte menselijke eieren die cruciaal zijn voor de vroege ontwikkeling. De experimenten hielpen de onderzoekers om de fundamentele menselijke biologie te leren op een manier die ze niet konden door onderzoek naar muizen.
gerelateerde inhoud
- CRISPR-genbewerking gebruikt om de patiënt voor het eerst te behandelen
- Het bewerken van menselijke genen kan tegen het einde van het jaar beginnen in de VS.
Onderzoekers onder leiding van Kathy Niakan, een ontwikkelingsbioloog aan het Francis Crick Institute in Londen, hebben een gen uitgeschakeld dat codeert voor een eiwit genaamd OCT4, waarvan bekend is dat het actief is in stamcellen die zich kunnen ontwikkelen tot alle celtypen in het lichaam, meldt Gretchen Vogel for Science . Het uitschakelen van het gen zorgde ervoor dat cellen uit bevruchte menselijke eieren geen placentacellen, dooierzakcellen of zelfs cellen konden vormen die typisch een foetus zouden worden.
Het uitschakelen van hetzelfde gen in muizenembryo's geeft verschillende resultaten: die embryo's werden ballen van meestal placentacellen. De bevindingen suggereren dat het gen het lot van verschillende cellijnen regelt en een iets andere rol speelt bij mensen dan bij muizen.
"Dit opent de mogelijkheid om een echt krachtig, nauwkeurig genetica-instrument te gebruiken om de genfunctie te begrijpen, " vertelt Niakan aan Rob Stein van NPR . "We zouden dit inzicht nooit hebben verkregen als we niet echt de functie van dit gen in menselijke embryo's hadden bestudeerd."
De onderzoekers rapporteerden hun resultaten gisteren in Nature.
Zelfs gezien dat inzicht, is het werk meer een proof of principle - een demonstratie van de kracht en het nut van de CRISPER-Cas9-techniek voor genoombewerking, meldt Vogel. De technologie is een soort moleculaire schaar waarmee onderzoekers specifieke stukjes DNA uit het genoom kunnen knippen en zelfs de code kunnen vervangen door hun eigen instructies.
Reeds wetenschappers hebben de tool gehanteerd om een reeks belangrijke vooruitgangen en ontdekkingen te doen, zoals het ontwerpen van proefdieren op maat en het testen van mogelijke behandelingen voor kanker. De afgelopen jaren hebben ook verschillende uitstapjes plaatsgevonden op het gebied van menselijke genoombewerking. In augustus hanteerden Amerikaanse wetenschappers CRISPR om een mutatie te corrigeren die een dodelijke hartaandoening veroorzaakt. (Andere wetenschappers hebben sindsdien die recente claims in twijfel getrokken, meldt Ewen Callaway for Nature .)
Voor elke stap op deze weg vragen redactionele artikelen en opiniestukken echter om voorzichtigheid.
"De zorgen zijn dat we de deur openen naar vruchtbaarheidsklinieken die wedijveren om gen-bewerking aan te bieden om toekomstige kinderen groter of sterker te maken of wat ze ook maar wilden op de markt brengen, " Marcy Darnovsky, hoofd van een genetica-waakhondgroep genaamd het Center for Genetics en Society, vertelt NPR . "Dat zou ons in een situatie kunnen brengen waarin sommige kinderen biologisch superieur werden bevonden aan andere kinderen."
Het werk van Niakan en haar collega's staat echter ver af van die situatie. De onderzoekers moesten zich wenden tot de Human Fertilization and Embryology Authority, een in het Verenigd Koninkrijk gevestigde instelling die het voorgestelde onderzoek naar embryobewerking streng beoordeelt, meldt Vogel voor Science .
"Dag 5 embryo" (links) toont het embryo op de vijfde dag van ontwikkeling en "Dag 5 bewerkt embryo" toont een bewerkt embryo zonder OCT4. Het vormt geen goede blastocyst, waaruit blijkt dat OCT4 nodig is voor de ontwikkeling van blastocyst (Dr Kathy Niakan / Nature) In klassieke genetische studies, schakelen onderzoekers routinematig genen uit om erachter te komen hoe ze functioneren, meldt Ricki Lewis voor het Genetic Literacy Project . Maar CRISPR stelt hen in staat hetzelfde te doen met grotere precisie en nauwkeurigheid.
Het nieuwe onderzoek gebruikte bevruchte cellen die werden gedoneerd nadat mensen in-vitrofertilisatiebehandelingen hadden ondergaan. "Als het gaat om het belichten van de vroege menselijke ontwikkeling, is er niets dat het echte werk meet: menselijke cellen en weefsels", schrijft Lewis.
De onderzoekers hebben het gen dat codeert voor OCT4 al heel vroeg in de ontwikkeling uitgeschakeld. In meer dan 80 procent van de 41 geteste bevruchte eicellen vormden de groeiende en delende cellen geen holle bol van ongeveer 200 cellen, een blastocyst genaamd. Veel bemestingsinspanningen in vitro mislukken ook in dit stadium, dus het is een cruciaal moment voor onderzoekers om te begrijpen.
"Door de belangrijkste genen te begrijpen die betrokken zijn bij de ontwikkeling van de blastocyst, kan dit ons begrip van dit belangrijke, kritieke venster van menselijke ontwikkeling echt duidelijk maken, " vertelt Niakan aan NPR .
In een hoofdartikel prees de natuur zelf het onderzoek als een voorbeeld van hoe onderzoek naar menselijk genoombewerking moet worden gedaan:
De specifieke vereisten van studies zullen verschillen, maar een sterk kader om ze zo vroeg mogelijk te beoordelen lijkt de beste manier om ervoor te zorgen dat ze aan de hoogste normen voldoen. Regelgevers, financiers, wetenschappers en redacteuren moeten blijven samenwerken om de details van het pad voor het bewerken van kiembaangenoom te definiëren, zodat de waardevolle middelen en hulpmiddelen waarover we nu beschikken, met goed inzicht worden gebruikt.
Toekomstige experimenten kunnen CRISPR gebruiken om de rol van andere genen te onderzoeken. En experts zullen nauwlettend toezien op de ethiek van dat werk.
