Τροποποίηση γονιδίων ανθρώπινων εμβρύων αποκαλύπτει νέα στοιχεία για την γονιμότητα

Οι επιστήμονες του Francis Crick Institute, ενός ιατρικού ερευνητικού κέντρου, έχουν ταυτοποιήσει τον ρόλο ενός βασικού γονιδίου που ελέγχει πως τα έμβρυα σχηματίζονται κατά την διάρκεια των πρώτων ημερών ανάπτυξής τους.

Η κατανόηση της βιολογίας πίσω από αυτά τα πρώιμα στάδια μπορεί να βοηθήσει στην ανακάλυψη τρόπων βελτίωσης των ποσοστών επιτυχίας της εξωσωματικής γονιμοποίησης, προσφέροντας εξήγηση στο γιατί κάποιες γυναίκες βιώνουν αποβολές και προσφέροντας μία γενικότερη γνώση στο πως αναπτύσσονται οι άνθρωποι.

Ερευνητές στις Ηνωμένες Πολιτείες έχουν παραποιήσει τον ανθρώπινο γενετικό κώδικα εμβρύων για να μπορέσουν να κατανοήσουν, και να φτιάξουν, μεταλλάξεις γονιδίων που οδηγούν σε κληρονομικές ασθένειες, όπως καρδιολογικά προβλήματα. Ωστόσο, η συγκεκριμένη είναι η πρώτη έρευνα που στοχεύει στην ανθρώπινη ανάπτυξη και εξέλιξη.

«Σβήνοντας» ένα σημαντικό στάδιο

Το να σταματήσεις την λειτουργία ενός γονιδίου και να ανακαλύψεις τι συμβαίνει όταν δεν υπάρχει είναι ένας καλός τρόπος να καταννοήσεις τον σκοπό του γονιδίου.

Η ομάδα χρησιμοποίησε την τεχνική τροποποίησης γονιδίων γνωστή και ως CRISPR-Cas9 για να «σβήσει» ένα συγκεκριμένο γονίδιο που εμπλέκεται στην ανάπτυξη των εμβρύων, γνωστό ως OCT4. Το μπλοκάρισμα της λειτουργίας αυτού του γονιδίου σημαίνει πως η πρωτεϊνη που παράγεται, επίσης γνωστή και ως OCT4, δεν μπορεί να παραχθεί, παύοντας ουσιαστικά την ανάπτυξη του εμβρύου.

Όταν ένα ωάριο γονιμοποιείται, σχηματίζει ένα έμβρυο, το οποίο αργότερα χωρίζεται και αναπτύσσεται από ένα κύτταρο σε ένα σύνολο πάνω από 200 κυττάρων, το οποίο ονομάζεται βλαστοκύστη. Σε αυτό το σημείο, τα κύτταρα ξεκινούν να χωρίζονται και να εξειδικεύονται, με κάποια από αυτά να χρησιμοποιούνται για τον σχηματισμό του πλακούντα και άλλα προοριζόμενα να σχηματίσουν το μωρό.

Οι ερευνητές βρήκαν πως χωρίς το OCT4, η βλαστοκύστη δεν θα μπορούσε να σχηματισθεί.

«Μείναμε έκπληκτοι βλέποντας το πόσο σημαντικό είναι αυτό το γονίδιο για την ανάπτυξη του ανθρώπινου εμβρύου, αλλά χρειάζεται να συνεχίσουμε τη δουλειά μας στην επιβεβαίωση του ρόλου του» ανέφερε η Norah Fogarty του Francis Crick Institute, πρώτη συγγραφέας της έρευνας, που δημοσιεύθηκε την Τετάρτη στο επιστημονικό περιοδικό Nature. «Άλλες ερευνητικές μέθοδοι, συμπεριλαμβανομένου μελετών σε ποντίκια, πρότειναν έναν πιο συγκεκριμένο ρόλο για το OCT4, οπότε τα αποτελέσματά μας υπογραμμίζουν την ανάγκη για περαιτέρω έρευνα αναφορικά με το ανθρώπινο έμβρυο» ανέφερε η Fogarty σε ανακοίνωσή της.

Η νέα έρευνα μελέτησε τον ρόλο αυτού του γονιδίου σε ποντίκια και ανθρώπους και βρήκε πως το OCT4 παίζει διαφορετικό ρόλο στα ανθρώπινα έμβρυα από ότι στα έμβρυα των ποντικιών επισημαίνοντας έτσι την ανάγκη περαιτέρω μελέτης σε αυτόν τον τομέα.

«Στους ανθρώπους το OCT4 όχι μόνο συντηρεί το έμβρυο, αλλά επηρεάζει και άλλους ιστούς, και χωρίς αυτό δεν σχηματίζεται η βλαστοκύστη» όπως αναφέρει ο Ludovic Vallier, βιολόγος βλαστοκυττάρων στο Wellcome Trust Sanger Institute που συνυπογράφει την μελέτη. «Στα ποντίκια (το γονίδιο) απλώς διατηρεί την ακεραιότητα του εμβρύου».

Ο Vallier πιστεύει πως η έρευνα αυτή επίσης υπογραμμίζει ότι η ανθρώπινη ανάπτυξη είναι πολύ συγκεκριμένη και διαφορετική από αυτή άλλων ειδών, εννοώντας πως τεχνικές ερευνών σε ζώα έχουν τους περιορισμούς τους.

Για την νέα έρευνα, η ομάδα του Crick Institute μπλόκαρε το γονίδιο OCT4 σε 41 έμβρυο που δωρίσθηκαν από ζευγάρια που είχαν προχωρήσει σε εξωσωματική γονιμοποίηση.

Ανοίγοντας την «πόρτα» σε περαιτέρω έρευνα

Η ομάδα αφού κατέδειξε ότι οι τεχνικές τροποποίησης γονιδίων μπορούν να υπογραμμίσουν την λειτουργία συγκεκριμένων γονιδίων με αυτόν τον τρόπο, ελπίζει τώρα ότι και άλλοι ερευνητές θα χρησιμοποιήσουν αυτές τις μεθόδους για να ανακαλύψουν τον ρόλο άλλων γονιδίων και έτσι στην ουσία θα βοηθήσουν να βελτιωθεί η εξωσωματική γονιμοποίηση και να αποτραπούν οι αποβολές.

Ανάμεσα στις γυναίκες που είναι κυοφορούν, εκτιμάται πως μία στις έξι θα αποβάλουν, σύμφωνα με τα στοιχεία του Εθνικού Συστήματος Υγείας του Ηνωμένου Βασιλείου (NHS).

«Εάν γνωρίζαμε τα σημαντικά γονίδια που χρειάζονται τα έμβρυα για να αναπτυχθούν επιτυχώς, θα μπορούσαμε να βελτιώσουμε τις θεραπείες εξωσωματικής γονιμοποίησης και να καταλάβουμε τις αιτίες που προκαλούν αποβολές» υποστηρίζει η Kathy Niakan από το Francis Crick Institute, που είναι η επικεφαλής της έρευνας. Αυτή η μελέτη ανοίγει την πόρτα σε περαιτέρω έρευνες.

« Μπορεί να πάρει χρόνια μέχρι να έχουμε αυτά τα συμπεράσματα. Η έρευνά μας είναι απλώς το πρώτο βήμα».

«Αυτή η μελέτη που χρησιμοποιεί την τεχνική τροποποιήσης γονιδίων CRISP δείχνει πως παρά του ότι η αρχική γενετική έκφραση εμβρύων ποντικιών μπορεί να είναι παρόμοια με εκείνη των ανθρώπινων εμβρύων υπάρχουν κύριες διαφορές στα επίπεδα και στα αποτελέσματα της αναπτυξιακής ικανότητας αυτών των εμβρύων όταν βασικά γονίδια παραποιούνται» όπως αναφέρει η Helen Claire O'Neill, διευθύντρια του προγράμματος αναπαραγωγικής επιστήμης και υγείας των γυναικών από το πανεπιστήμιο του Λονδίνου, που δεν συμμετείχε στην μελέτη. Αυτή η έρευνα επομένως με τρόπο επισημαίνει την ανάγκη για περαιτέρω έρευνα στα ανθρώπινα έμβρυα».

Ένα στα τέσσερα ζευγάρια έχουν προβλήματα γονιμότητας, και για να αντιμετωπίσουμε το ζήτημα χρειάζεται να κατανοήσουμε την βιολογία των πρώιμων σταδίων ανάπτυξης του ανθρώπου» όπως σχολιάζει ο Dr. Dusko Ilic, αναπληρωτής καθηγητής στην επιστήμη των βλαστοκυττάρων του King's College London, που επίσης δεν συμμετείχε στην έρευνα. « Η μελέτη είναι μία ακόμη απόδειξη πως τα ευρήματα από τα πειράματα σε ζώα δεν μπορούν πάντα να έχουν προεκτάσεις στους ανθρώπους».

Ηθικά ερωτήματα

Αυτός ο τρόπος έρευνας έχει ωστόσο προκαλέσει ερωτηματικά καθώς περιλαμβάνει τροποποίηση γονιδίων ανθρώπινων εμβρύων με πολλούς να υποστηρίζουν το ενδεχόμενο παραποίησης του πώς το DNA κληρονομείται από γενιά σε γενιά.

Στο Ηνωμένο Βασίλειο, αυστηρότερες ηθικές οδηγίες έχουν τεθεί σε ισχύ για την χρήση ωαρίων, σπέρματος και εμβρύων σε έρευνες, οι οποίες και ρυθμίζονται από το Human Fertilization and Embryo Authority. Οι ερευνητές πρέπει να καταθέσουν αίτηση για άδεια ώστε να συντάξουν την μελέτη, και τα έμβρυα που θα χρησιμοποιηθούν στην έρευνα δεν μπορούν να αναπτυχθούν για παραπάνω από 14 ημέρες μετά την γονιμοποίηση και δεν μπορούν να εμφυτευθούν στη μήτρα της γυναίκας.

Η νέα μελέτη ερεύνησε την δημιουργία βλαστοκύστης στα ανθρώπινα έμβρυα, που διενεργείται μέσα σε επτά ημέρες από την γονιμοποίηση.

Η αντιπαράθεση γύρω από την τροποποίηση γονιδίων σε ανθρώπινα έμβρυα προέρχεται κατά ένα μέρος από την ανησυχία που προκύπτει στο ότι οι αλλαγές που η CRISPR κάνει στο DNA μπορεί να «περάσει» στους απογόνους αυτών των εμβρύων, δηλαδή από γενιά σε γενιά. Μάλιστα οι επικριτές της υποστηρίζουν πως μακροπρόθεσμα μπορεί να επηρεάσει το γενετικό αποτύπωμα των ανθρώπων με απρόβλεπτους τρόπους.

Ορισμένοι επικριτές της μεθόδου CRISPR έχουν επίσης υποστηρίξει πως η τροποποίηση γονιδίων μπορεί να ανοίγει τον δρόμο στην δημιουργία σχεδιασμένων μωρών γνωστά και ως «designer babies» προσδίδοντας στην ουσία στα έμβρυα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά.

Ωστόσο, οι ερευνητές πιστεύουν πως αυτό δεν αφορά την συγκεκριμένη μελέτη η οποία επικεντρώνεται στην βασική επιστήμη και στην κατανόηση της παρά στην μελλοντική τροποποίηση των ανθρώπων.

«Επικεντρωνόμαστε στην ανάπτυξη της τεχνολογίας» αναφέρει ο Vallier λέγοντας πως αυτές οι μελέτες που βρίσκονται σε πρώιμο ερευνητικό στάδιο είναι απαραίτητες για να γνωρίσεις τους κινδύνους, για να γνωρίζεις πως δεν θα έχεις παρενέργειες και ότι η τεχνική δεν καταστρέφει άλλες περιοχές του γονιδίου»

Στην ίδια κατεύθυνση με την παραπάνω άποψη πολλοί ερευνητές πιστεύουν πως αυτή η μορφή μελέτης είναι ζωτική στην απόκτηση καλύτερης κατανόησης γύρω από το πως αναπτύσσονται οι άνθρωποι.

Gene editing of human embryos in UK reveals new fertility clue

By Meera Senthilingam, CNN