Nature头条:第一次利用CRISPR编辑技术研究人类胚胎特定基因

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2017年9月22日 来源:生物通

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  这只是一个开始,基因编辑胚胎研究将能帮助科学家们解开更多人体之谜

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——这只是一个开始,基因编辑胚胎研究将能帮助科学家们解开更多人体之谜

生物通报道:基因编辑人体胚胎研究从最开始的令人震惊,以极快的速度又将科学家们从这种情绪中抓了回来,重新回复到了科学的本质上——这种技术能给我们的胚胎研究带来什么?最新一期(9月22日)Nature杂志公布了伦敦Francis Crick研究所的新成果,即通过CRISPR基因组编辑技术,发现了一种关键蛋白在指导胚胎发育过程中的重要作用,而这只是一个开端……

这并不是研究人员第一次在胚胎中编辑人类基因组。今年夏天,俄勒冈健康与科学大学的研究人员利用携带一种遗传缺陷的精子对卵细胞进行受精,然后通过CRISPR来纠正它,具体见包括中国学者在内的研究组利用CRISPR成功实现人体胚胎编辑,2015年中国的一个研究小组也曾使用CRISPR进行胚胎研究(中国率先开展世界首个人类CRISPR临床试验)。

但这项最新研究是第一次科学家们通过基因组编辑技术来分析人体胚胎中的一个特定基因功能。

“这是令人兴奋的第一步,”来自密歇根大学的发育生物学家Amy Ralston点评道,“这篇论文开辟了人类功能遗传学的新纪元。”

花了一年的时间优化技术

我们最先对Oct4(octamer-binding transcription factor 4)这个基因有印象,是来自于2012年诺贝尔奖得主山中伸弥描述的“干细胞多能因子”之一,他的实验室与许多其他的研究团体已证实了,在实验室培养皿培育的体细胞中人为地过表达Oct4,对于将这些细胞重编程为诱导多能干细胞至关重要,此后陆续也有研究表明,Oct4在生物的发育过程中起关键作用。

为了了解Oct4在人类胚胎发育中的作用,研究人员利用CRISPR-Cas9在41个胚胎中灭活了编码OCT4的基因POU5F1。七天后,他们停止了胚胎发育并检查了这些胚胎,发现囊胚发育受损。

这里使用的胚胎来自于生殖诊所中体外受精(IVF)治疗弃用的58个胚胎,这些胚胎已经被捐赠用于研究。英国人类受精和胚胎管理局( The UK Human Fertilisation and Embryology Authority)批准了这项研究,这是第一次国家监管机构批准了涉及人类胚胎基因编辑的研究(以前在其他国家的研究是得到的当地审查委员会的批准)。

在开始人体胚胎研究之前,Francis Crick研究所的发育生物学家Kathy Niakan花了一年的时间来优化小鼠胚胎和人体胚胎干细胞技术,他们分离出受精卵(zygote)单个细胞,注入CRISPR-Cas9基因编辑所需的元件,然后在实验室中观察细胞的发育情况。

很快他们就发现缺乏正常OCT4水平的胚胎会出现发育失控:大约一半的对照(具有正常的OCT4表达水平)发育成形成称为囊胚(blastocyst)的多细胞胚,而OCT4被破坏的编辑胚胎中,只有19%的胚胎成功发育。一般来说,OCT4蛋白在人类胚胎发育的头几天变得十分活跃。在卵细胞受精后开始分裂的第七天,就会形成大约包含200个细胞的囊胚。

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