Открит е главният ген, който стартира образуването на човешко тяло от клетки

Вече се знае кой е главният ген, който контролира ембрионалното развитие при хората. Наречен NANOG, неговата роля е идентифицирана чрез извършване на прецизни промени в ДНК на оплодени яйца, използвайки техника, наречена CRISPR базово редактиране.

Откритието може да доведе до начини за повишаване на процента на успех на ин витро оплождането и да помогне за лечението на състояния, несвързани с фертилитета.

"Другата причина, поради която изучаваме тези ранни етапи от човешкото развитие, е че те имат наистина голямо значение за биологията на стволовите клетки", коментира Кати Ниакан (Kathy Niakan) от Университета в Кеймбридж. "По-доброто разбиране ще помогне на изследванията на стволовите клетки и регенеративната медицина, а това би могло да има трансформиращо въздействие, което може да засегне живота на всички нас."

Отдавна е известно от изследвания върху животни, че NANOG играе роля в ембрионалното развитие. Генът е кръстен на келтския свят на вечно младите, Tír na nÓg, защото неговото активиране е това, което прави стволовите клетки безсмъртни. Важното обаче е, че работата на екипа показва, че NANOG има различна роля при хората, отколкото при други животни, като например мишки.

Когато оплодената яйцеклетка започне да се развива, клетките поемат една от три различни роли – образувайки плацентата, жълтъчния сак, който се намира и в ембрионите на бозайниците, или самия ембрион. Когато екипът използва базово редактиране, за да деактивира NANOG в оплодени миши яйца, нито една от получените клетки не се е развила в прогенитори на жълтъчния сак. Базовото редактиране е модифицирана форма на CRISPR, която променя по една буква в ДНК. За разлика от това, оригиналната форма на CRISPR разрязва ДНК веригите, което води до различни видове мутации.

"Прецизността на техниката намалява вероятността от нежелани хромозомни аномалии, които могат да възникнат с оригиналната версия", отбелязва Ниакан.

Но когато екипът деактивира NANOG в човешки яйцеклетки, дарени от жени, подложени на ин витро лечение, нито една от клетките се развиват в тези, които формират ембриона. С други думи, активирането на NANOG е това, което инициира програмата за развитие, която води до образуването на човешко тяло от клетки.

Тези ембриони обаче все още изглеждат нормално под микроскоп и изборът на ин витро за имплантиране се основава до голяма степен на формата им, казва Ниакан.

"В един от два случая, въпреки че по формата изглежда, че ембрионът се развива добре, той няма потенциал за имплантиране", обяснява Ниакан. "Така че може би чрез идентифициране на ключови маркери или гени като NANOG, това знание би могло да помогне за подобряване на тези проценти."

Развитие на базово редактирани човешки ембриони през първата седмица след оплождането. Кредит: Bower, OJ et al: Nature, DOI: 10.1038/s41586-026-10792-1

Екипът на Ниакан не е първият, редактирал базовите клетки на човешки ембриони. За първи път това е направено през 2017 г., но с използване на ембриони, изхвърлени поради аномалии, така че резултатите може да не отразяват какво се случва при здрави ембриони. След това миналия месец Дитер Егли (Dieter Egli) от Колумбийския университет в Ню Йорк и неговите колеги публикуват статия, която все още не е рецензирана, описваща базовото редактиране на двуклетъчни ембриони.

"Това, което се опитвахме да постигнем, бе коренно различно. Нашето проучване е свързано с разбирането на ключови гени – това е първият път, когато техниката е използвана за изследване на генната функция в човешки ембриони", разказва Ниакан. "Проучването на Дитер бе оценка на използването на технологията при корекция на мутации, свързани със заболявания."

Егли казва, че проучването на Ниакан показва, че NANOG има важна роля в човешкото развитие, която е различна от ролята му при мишките.

И трите проучвания показват, че CRISPR базовото редактиране на човешки ембриони е много по-безопасно от редактирането им с оригиналната форма на CRISPR, както бе направено с три деца.

Мери Хърбърт (Mary Herbert) от Университета Монаш в Мелбърн, Австралия, която беше част от екипа на Ниакан, обаче подчертава, че все още сме далеч от точката, в която CRISPR базовото редактиране би могло да се използва за създаване на генно редактирани деца, например, за предотвратяване на наследствени заболявания.

"Технологията не е готова за това", смята Хърбърт. "Мисля, че има единодушно съгласие по този въпрос."

Основна пречка за това е, че често само някои от клетките в ембриона се подлагат на успешно генно редактиране, известно като мозаицизъм. Това означава, че ако генното редактиране е било използвано за коригиране на причиняващи заболявания мутации в ембриона, полученото дете все пак може да развие това състояние.

Например с една редакция, която екипът на Егли се опитал да направи, 80% от ембрионите били мозаечни. Екипът на Ниакан извършил редактирането си на много по-ранен етап, инжектирайки машината за генно редактиране в яйцеклетките заедно със сперматозоидите, използвани за оплождането им. Това намалява мозаицизма, но не много: половината от яйцеклетките все още са били мозаични.

"[Това] все още би било твърде висок процент на мозаицизъм в много случаи, ако методите се използват за коригиране на ДНК вариант, който причинява генетично заболяване", посочва Робин Ловел-Бадж () от Института "Франсис Крик" в Лондон.

Ниакан заявява, че би било наистина неетично да се опитва да се редактират деца в момента, но не изключва тази възможност в бъдеще:

"Също така бих се застъпила силно за много по-фундаментални изследвания, които да са публично достъпни и публично обсъждани."

Справка: Bower, O.J., R. Orsi, A.E., McMahon, R. et al. Base editing reveals an essential role for NANOG in human embryogenesis. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10792-1 

Източник: We’ve uncovered a master gene that switches on human development, New Scientist

Още по темата

22/01/2025

Животът

Древна вирусна ДНК определя ранното развитие на ембрионите

02/04/2024

Човекът

Учен предлага ново определение за човешки ембрион от правна гледна точка

16/06/2023

Медицина

Какво представляват "синтетичните ембриони" и защо учените ги създават?

23/09/2021

Животът

Учени изграждат подобни на ембриони структури от човешки стволови клетки