人類胚胎發育關鍵轉錄因子功能確定

《自然》雜志24日發表的一篇論文揭示了人類胚胎中一種發育調節因子的關鍵作用。英國劍橋大學研究人員利用最新堿基編輯技術，在人類胚胎干細胞和人類胚胎中確定了名為NANOG的轉錄因子的功能作用，證明該技術在深入了解人類發育過程中的重要性。

小鼠研究為了解調控早期發育的轉錄因子提供了參考，但由于倫理、技術和生物學方面的限制，將這些發現應用于人類胚胎一直面臨挑戰。

此前的小鼠研究表明，NANOG在胚胎發育中起著重要作用，它參與小鼠胚胎外胚層組織的發育并調控多能性。然而，該轉錄因子在人類胚胎中的作用尚未得到驗證。基因組編輯技術可用來研究胚胎中對發育至關重要的基因，但某些方法，如基于核酸酶的基因組編輯（例如CRISPR/Cas9）已被證實會引起非預期的脫靶DNA變化和基因組重排。

為克服上述問題，研究團隊采用了一種名為“堿基編輯”的CRISPR/Cas9技術改良版，來研究特定轉錄因子的作用。基于核酸酶的基因組編輯會在DNA上產生雙鏈斷裂，從而允許插入或移除特定序列以研究其在某些過程中的作用；而堿基編輯則僅切割單鏈DNA，同時實現核苷酸堿基（DNA的組成單位）的轉換。

研究人員利用腺嘌呤堿基編輯技術，在人類胚胎干細胞和人類胚胎（這些胚胎的發育未超過14天）中破壞了NANOG基因。結果顯示，NANOG功能的喪失會阻止多能外胚層細胞分化為具有生成體內所有細胞潛能的細胞，從而使這些細胞轉向發育為胚外卵黃囊或胎盤細胞。

研究人員指出，這些結果與小鼠研究中的觀察結果不同，凸顯了直接研究人類發育的重要性。

團隊總結稱，腺嘌呤堿基編輯已被證明是一種精確且有效的策略，可用于研究基因特征在人類早期胚胎中的功能作用，并可能克服基于核酸酶的基因組編輯所存在的一些局限性。他們同時提醒，人類胚胎基因組編輯技術的臨床轉化，在推進之前必須經過嚴格的倫理審查和監督，并需獲得廣泛的社會討論與支持。