Οι επιστήμονες εντόπισαν το γονίδιο που, όταν ενεργοποιείται, ξεκινά το αναπτυξιακό πρόγραμμα από το οποίο τα κύτταρα σχηματίζουν ένα ανθρώπινο σώμα.
Η κατανόηση της εμβρυϊκής ανάπτυξης θα μπορούσε να βελτιώσει τα ποσοστά επιτυχίας της εξωσωματικής γονιμοποίησης, σύμφωνα με το σχετικό επιστημονικό υλικό.
Πλέον είναι γνωστό το «γονίδιο-κλειδί» που ελέγχει την εμβρυϊκή ανάπτυξη στον άνθρωπο. Το γονίδιο ονομάζεται NANOG και ο ρόλος του αποκαλύφθηκε μέσα από ακριβείς αλλαγές στο DNA γονιμοποιημένων ωαρίων, με τη μέθοδο CRISPR base editing.
Η ανακάλυψη αυτή μπορεί να οδηγήσει, μεταξύ άλλων, σε τρόπους ενίσχυσης της επιτυχίας της IVF. «Ο άλλος λόγος που μελετάμε αυτά τα πολύ πρώιμα στάδια της ανθρώπινης ανάπτυξης είναι ότι έχουν πραγματικά βαθιά σημασία για τη βιολογία των βλαστοκυττάρων», λέει η Kathy Niakan από το Πανεπιστήμιο του Cambridge. «Μια καλύτερη κατανόηση θα βοηθήσει την έρευνα στα βλαστοκύτταρα και την αναγεννητική ιατρική, και αυτό θα μπορούσε να έχει μεταμορφωτικό αντίκτυπο που να επηρεάσει τη ζωή όλων μας».
Είναι γνωστό εδώ και χρόνια, από μελέτες σε ζώα, ότι το NANOG παίζει ρόλο στην εμβρυϊκή ανάπτυξη. Το γονίδιο πήρε το όνομά του από τον κελτικό κόσμο της αιώνιας νεότητας, το Tír na nÓg, επειδή η ενεργοποίησή του είναι αυτό που κάνει τα βλαστοκύτταρα αθάνατα. Ωστόσο, η νέα εργασία δείχνει ότι το NANOG έχει διαφορετικό ρόλο στους ανθρώπους σε σχέση με άλλα ζώα, όπως τα ποντίκια.
Όταν ένα γονιμοποιημένο ωάριο αρχίζει να αναπτύσσεται, τα κύτταρα αναλαμβάνουν έναν από τρεις διαφορετικούς ρόλους: σχηματίζουν τον πλακούντα, τον λεκιθικό ασκό, που υπάρχει επίσης στα θηλαστικά έμβρυα, ή το ίδιο το έμβρυο. Όταν η ομάδα χρησιμοποίησε base editing για να απενεργοποιήσει το NANOG σε γονιμοποιημένα ωάρια ποντικού, κανένα από τα κύτταρα που προέκυψαν δεν εξελίχθηκε σε πρόδρομα κύτταρα του λεκιθικού ασκού.
Το base editing είναι μια τροποποιημένη μορφή του CRISPR που αλλάζει ένα γράμμα του DNA κάθε φορά. Αντίθετα, η αρχική μορφή του CRISPR κόβει τις αλυσίδες του DNA, προκαλώντας διαφορετικού τύπου μεταλλάξεις. «Η ακρίβεια της τεχνικής μειώνει την πιθανότητα ακούσιων χρωμοσωμικών ανωμαλιών, που μπορεί να εμφανιστούν με την αρχική εκδοχή», λέει η Niakan.
Όταν όμως η ομάδα απενεργοποίησε το NANOG σε ανθρώπινα ωάρια που είχαν δοθεί από γυναίκες οι οποίες υποβάλλονταν σε θεραπείες IVF, κανένα από τα κύτταρα δεν εξελίχθηκε σε εκείνα που σχηματίζουν το έμβρυο. Με άλλα λόγια, η ενεργοποίηση του NANOG είναι αυτό που ξεκινά το αναπτυξιακό πρόγραμμα που οδηγεί στο σχηματισμό ανθρώπινου σώματος.
Τα έμβρυα, ωστόσο, εξακολουθούσαν να φαίνονται φυσιολογικά στο μικροσκόπιο, και η επιλογή εμβρύου για εμφύτευση στην IVF βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στο σχήμα, λέει η Niakan. «Μία στις δύο φορές, ακόμη κι αν από το σχήμα φαίνεται ότι το έμβρυο αναπτύσσεται καλά, δεν έχει τη δυνατότητα να εμφυτευτεί», λέει. «Άρα ίσως, αν εντοπίσουμε βασικούς δείκτες ή γονίδια όπως το NANOG, αυτή η γνώση να βοηθήσει να βελτιωθούν αυτά τα ποσοστά».
Η ομάδα της Niakan δεν είναι η πρώτη που έκανε base editing σε ανθρώπινα έμβρυα. Αυτό έγινε για πρώτη φορά το 2017, αλλά σε έμβρυα που είχαν απορριφθεί λόγω ανωμαλιών, οπότε τα αποτελέσματα ίσως να μην αντανακλούν ό,τι συμβαίνει σε υγιή έμβρυα. Έπειτα, τον περασμένο μήνα, ο Dieter Egli από το Columbia University στη Νέα Υόρκη δημοσίευσε ένα pre-print με βάση το base editing σε έμβρυα δύο κυττάρων.
Οι γυναίκες που χρησιμοποιούν κατεψυγμένα έμβρυα στο πλαίσιο της IVF μπορούν είτε να ακολουθήσουν φαρμακευτικό κύκλο είτε φυσικό κύκλο για να προετοιμάσουν τη μήτρα τους για εγκυμοσύνη. Τώρα, επιστήμονες διαπίστωσαν ότι η δεύτερη επιλογή φαίνεται να έχει λιγότερους κινδύνους.
«Αυτό που προσπαθούσαμε να πετύχουμε ήταν ουσιαστικά διαφορετικό. Η μελέτη μας αφορά την κατανόηση βασικών γονιδίων – είναι η πρώτη φορά που η τεχνική χρησιμοποιήθηκε για τη μελέτη της λειτουργίας γονιδίων σε ανθρώπινα έμβρυα», λέει η Niakan. «Η μελέτη του Dieter αξιολογούσε τη χρήση της τεχνολογίας για τη διόρθωση μεταλλάξεων που συνδέονται με ασθένειες».
Ο Egli, ωστόσο, δεν πείθεται από τα αποτελέσματα της Niakan. «Δεν αποδεικνύει ουσιαστικό ρόλο [του NANOG στην ανθρώπινη εμβρυογένεση]. Δεν υπάρχουν λειτουργικές επιβεβαιώσεις ή μοριακός μηχανισμός», λέει. Η Niakan απαντά ότι η ομάδα της έχει κάνει και αυτή την επιπλέον δουλειά.
Και οι τρεις μελέτες δείχνουν ότι το CRISPR base editing σε ανθρώπινα έμβρυα είναι πολύ ασφαλέστερο από την τροποποίησή τους με την αρχική μορφή του CRISPR, όπως συνέβη με τρία παιδιά. Ωστόσο, η Mary Herbert από το Monash University στη Μελβούρνη της Αυστραλίας, που συμμετείχε στην ομάδα της Niakan, τονίζει ότι απέχουμε ακόμη πολύ από το σημείο όπου το CRISPR base editing θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία παιδιών με γονιδιακή επεξεργασία, για παράδειγμα ώστε να αποφεύγονται κληρονομικές παθήσεις. «Η τεχνολογία δεν είναι έτοιμη γι’ αυτό», λέει η Herbert. «Πιστεύω ότι υπάρχει ομόφωνη συμφωνία σε αυτό».
Ένα από τα βασικά εμπόδια είναι ότι συχνά μόνο ορισμένα από τα κύτταρα ενός εμβρύου διορθώνονται γενετικά με επιτυχία, φαινόμενο που ονομάζεται μωσαϊκισμός. Αυτό σημαίνει ότι, αν η γονιδιακή επεξεργασία χρησιμοποιούνταν για τη διόρθωση μεταλλάξεων που προκαλούν ασθένεια σε ένα έμβρυο, το παιδί που θα γεννιόταν θα μπορούσε ακόμη να αναπτύξει τη συγκεκριμένη πάθηση.
Για παράδειγμα, σε μία διόρθωση που επιχείρησε η ομάδα του Egli, το 80% των εμβρύων παρουσίαζε μωσαϊκισμό. Η ομάδα της Niakan έκανε την επεξεργασία σε πολύ πρώιμο στάδιο, εισάγοντας τον μηχανισμό της γονιδιακής επεξεργασίας στα ωάρια μαζί με το σπέρμα που χρησιμοποιήθηκε για τη γονιμοποίηση. Αυτό μείωσε τον μωσαϊκισμό, αλλά όχι πολύ: τα μισά ωάρια εξακολουθούσαν να είναι μωσαϊκά. «Αυτό θα εξακολουθούσε να είναι πολύ υψηλό ποσοστό μωσαϊκισμού σε πολλές περιπτώσεις, αν οι μέθοδοι αυτές χρησιμοποιούνταν για τη διόρθωση μιας παραλλαγής DNA που προκαλεί γενετική διαταραχή», λέει ο Robin Lovell-Badge από το Francis Crick Institute στο Λονδίνο.
Η Niakan λέει ότι θα ήταν πραγματικά ανήθικο να επιχειρηθεί αυτή τη στιγμή base editing σε παιδιά, αλλά δεν αποκλείει κάτι τέτοιο στο μέλλον: «Θα υποστήριζα επίσης πολύ περισσότερο βασική έρευνα, που να είναι δημόσια διαθέσιμη και να συζητείται δημόσια».
Nature DOI: 10.1038/s41586-026-10792-1
