Учёные впервые использовали точное редактирование генов для изучения развития человеческого эмбриона и нашли главный ген
Учёные из Кембриджского университета впервые использовали базовое редактирование (base editing) для изучения функции генов в человеческих эмбрионах. Base editing, это более точная версия редактирования генома CRISPR/Cas9, способная менять одну нуклеотидную пару в геноме из примерно 3 миллиардов пар оснований.
Используя эту технику, исследователи заблокировали ген NANOG в ранних стадиях человеческих эмбрионов и обнаружили, что клетки эмбриона не могли развиться в специализированные плюрипотентные клетки, называемые эпибластом, которые позже формируют основные ткани тела. При этом ткани плаценты и желточного мешка, поддерживающие развивающийся эмбрион, смогли образоваться и без NANOG.
Исследование показало, что base editing имеет намного более низкий риск вызывать непредвиденные хромосомные аномалии по сравнению с обычным CRISPR/Cas9. Один из ключевых выводов заключается в том, что ген NANOG функционирует по-разному у человека и у мышей, в мышиных эмбрионах потеря NANOG влияет и на эпибласт, и на желточный мешок, тогда как в человеческих эмбрионах в основном на эпибласт. Это подчёркивает важность прямого изучения человеческого развития, так как результаты животных моделей не всегда применимы к человеку.
Исследование было проведено на неиспользованных эмбрионах, яйцеклетках и сперме, пожертвованных парами, завершившими процедуру ЭКО и имеющими избыточный биоматериал. Эмбрионы культивировались в лаборатории до 6,5 дней после оплодотворения. Работа была одобрена Управлением по фертильности и эмбриологии человека (HFEA) и этическим комитетом. Результаты опубликованы в журнале Nature в июне 2026 года.
Ключевые факты
- Base editing впервые применён для изучения функции генов в человеческих эмбрионах, более точная версия CRISPR с риском хромосомных аномалий, близким к нулю
- Ген NANOG критичен для развития эпибласта (клеток, из которых формируется тело), но не требуется для плаценты и желточного мешка
- Показана видовая специфичность генов: NANOG действует иначе в человеческих эмбрионах, чем в мышиных, животные модели не всегда применимы
- Результаты открывают путь к улучшению показателей успеха ЭКО и пониманию причин потери беременности на ранних сроках
- В будущем технология может помочь исправить наследственные болезни в эмбрионах, хотя в Великобритании это пока запрещено
Почему это важно
Это первое прямое доказательство функции NANOG в человеческих эмбрионах с использованием точного редактирования. До сих пор невозможно было изучать роль конкретных генов на ранних стадиях развития человека, потому что старые методы редактирования (CRISPR/Cas9) наносили слишком большой урон ДНК, вызывая непредвиденные хромосомные аномалии. Base editing решает эту проблему, позволяя изменять одиночные буквы генома с минимальными побочными эффектами. Это создаёт новый уровень понимания человеческой биологии развития.
Кому это важно
Результаты имеют значение для специалистов в области репродуктивной медицины, эмбриологии и биомедицинских исследований. Они актуальны для клиник ЭКО, которые стремятся улучшить показатели успешных беременностей, и для учёных, разрабатывающих стволовые клетки и модели заболеваний. Клинически это может помочь парам с проблемами фертильности лучше понять причины потери беременности на ранних сроках.
Как это применить
Знание о роли NANOG в развитии плюрипотентных клеток позволяет создавать более надёжные и предсказуемые системы стволовых клеток для биомедицинских исследований. Это может улучшить тестирование лекарств и моделирование болезней. В будущем технику потенциально можно применить для редактирования генов, вызывающих наследственные заболевания (кистозный фиброз, болезнь Хантингтона), чтобы помешать их передаче следующему поколению, но это потребует подробного изучения безопасности и общественного одобрения.
Можно ли доверять
Исследование одобрено Управлением по фертильности и эмбриологии человека (HFEA), независимым регулятором Великобритании, и прошло проверку этическим комитетом. Результаты опубликованы в Nature, одном из самых авторитетных научных журналов. Биоматериалы получены с согласия доноров, которые завершили процедуру ЭКО. Работа проводилась многонациональным коллективом из ведущих учреждений (Кембридж, Монаш, Broad Institute, Francis Crick Institute).
Риски и подводные камни
В Великобритании использование редактирования генов в эмбрионах для коррекции наследственных болезней на данный момент не разрешено законом. Авторы подчёркивают, что перед любым клиническим применением потребуются обширные испытания безопасности, дальнейшее совершенствование техники и широкое общественное обсуждение. Кроме того, хотя base editing намного точнее CRISPR/Cas9, нельзя полностью исключить возможность непредвиденных побочных эффектов на геноме. Исследование показало видовые различия в функции NANOG, что указывает на необходимость осторожного переноса результатов из экспериментов с животными на людей.
«Base editing представляет собой значительный шаг вперёд по сравнению с обычным CRISPR/Cas9, так как несёт намного более низкий риск возникновения непредвиденных хромосомных ошибок. Base editing может точно менять одиночную нуклеотидную пару на другую в целом человеческом геноме, состоящем из примерно 3 миллиардов пар оснований, это невероятный подвиг.»
— Профессор Кэти Ниакан, Кембриджский университет