آخرین مطالب

ژن ها در جنین انسان از همان ابتدا روشن می شوند —


این یافته که برخی از ژن‌ها از ابتدا فعال هستند، دیدگاه کتاب درسی را به چالش می‌کشد که ژن‌ها در جنین انسان تا زمانی که از چهار تا هشت سلول تشکیل نشده‌اند، دو یا سه روز پس از لقاح، فعال نمی‌شوند.

فعالیت تازه کشف شده در مرحله تک سلولی – خیلی زودتر از آنچه قبلاً تصور می شد – شروع می شود و این نوید را می دهد که طرز فکر ما را در مورد ریشه های رشد خود تغییر دهد.

این تحقیق که امروز در Cell Stem Cell منتشر شد، توسط پروفسور تونی پری در دانشگاه باث، دکتر گیلز یئو در دانشگاه کمبریج و دکتر متیو ورمیلیا در Ovation Fertility، ایالات متحده رهبری شد.

این تیم با استفاده از روشی به نام توالی یابی RNA، تجزیه و تحلیل دقیقی را بر روی تخم های انسان و جنین های تک سلولی به کار برد تا فهرستی دقیق از محصولات گویای فعالیت ژن به نام رونوشت های RNA تهیه کند. این نشان داد که صدها ژن در جنین های تک سلولی انسان بیدار می شوند. از آنجایی که فعالیت ژن کم شروع می شود، تکنیک های قبلی به اندازه کافی برای تشخیص آن حساس نبودند. اما پیشرفته‌ترین توالی‌یابی RNA مورد استفاده در این مطالعه توانست حتی تغییرات کوچکی را آشکار کند.

پروفسور پری از دپارتمان زیست شناسی و بیوشیمی در باث گفت: “این اولین نگاه خوب به آغاز یک فرآیند بیولوژیکی است که همه ما از آن عبور می کنیم – عبور از مرحله جنین تک سلولی.” بدون بیدار شدن ژنوم، توسعه با شکست مواجه می شود، بنابراین این یک گام اساسی است.

این تیم دریافت که بسیاری از ژن‌های فعال شده در جنین‌های تک سلولی تا مرحله چهار تا هشت سلولی روشن می‌مانند و در این مرحله خاموش می‌شوند.

پروفسور پری گفت: «به نظر می‌رسد نوعی تغییر ژنتیکی در جنین‌های اولیه وجود دارد: اولین شیفت به زودی پس از لقاح، در جنین‌های تک سلولی شروع می‌شود، و شیفت دوم در مرحله هشت سلولی انجام می‌شود.»

آنچه بیداری ژنوم انسان به ما می گوید

در لحظه لقاح انسان، ژنوم اسپرم و تخمک – مجموعه همه ژن‌های آنها – غیرفعال است: اسپرم و تخمک برای دستورالعمل‌هایی که ویژگی‌هایشان را تنظیم می‌کنند، به رونوشت‌هایی متکی هستند که در زمان تشکیل آن‌ها تولید می‌شوند.

رونوشت ها دستورالعمل های ضروری را در همه سلول ها ارائه می دهند و سلول های جنینی نیز از این قاعده مستثنی نیستند. این بدان معنی است که برای بیدار شدن ژنوم والدین (اسپرم و تخمک) در جنین جدید ضروری است. اما چه زمانی و چگونه این اتفاق می افتد؟

درک فرآیند بیداری ژنوم مهم است: این یک قطعه کلیدی از اره مویی توسعه است که نوید درک بهتر بیماری، وراثت و ناباروری را می دهد. دانشمندان ژن‌های فعال‌شده‌ای پیدا کردند که می‌توان انتظار داشت در جنین‌های اولیه نقش داشته باشند، اما نقش دیگران ناشناخته بود و می‌توانست به رویدادهای جنینی اشاره کند که ما هنوز نمی‌دانیم.

یافته های این تیم همچنین چگونگی فعال شدن ژن ها را روشن می کند. پروفسور پری می‌گوید: «اگرچه تصور می‌شود محرک فعال‌سازی از تخمک می‌آید، اما مشخص نیست که چگونه؛ اکنون می‌دانیم کدام ژن‌ها درگیر هستند، می‌توانیم آدرس آن‌ها را پیدا کرده و از تکنیک‌های مولکولی برای کشف آن استفاده کنیم.»

ارتباط با سرطان

به طور قابل توجهی، نامزدهایی که ممکن است باعث فعال شدن ژن شوند شامل عواملی هستند که معمولاً با سرطان مرتبط هستند، مانند برخی از انکوژن های شناخته شده. این امر باعث شد تا محققان حدس بزنند که نقش طبیعی و سالم عواملی که در سرطان بد رفتار می‌کنند، بیدار کردن ژن‌ها در جنین‌های تک سلولی است. اگر این درست باشد، یافته‌های تیم می‌تواند رویدادهایی را که شروع کننده سرطان هستند روشن کند و فرصت‌های تشخیصی و پیشگیرانه جدیدی را فراهم کند.

این یافته ها همچنین پیامدهای بالینی برای وراثت ویژگی های اکتسابی مانند چاقی دارند: به نظر می رسد والدینی که وزن اضافه می کنند این ویژگی را به فرزندان خود منتقل می کنند. مشخص نیست که چگونه چنین صفات اکتسابی منتقل می شوند، اما تغییر فعال شدن ژن پس از لقاح یک مکانیسم ممکن است.

همانطور که دکتر یئو از واحد بیماری‌های متابولیک شورای تحقیقات پزشکی در کمبریج پیشنهاد می‌کند، “اگر درست باشد، باید بتوانیم این امضای فعال‌سازی ژن تغییر یافته را در مرحله یک سلولی ببینیم.”

این تیم همچنین جنین‌های تک سلولی ناسالم را که رشد نمی‌کنند بررسی کردند و دریافتند که بسیاری از ژن‌های آن‌ها فعال نمی‌شوند. جنین‌های غیرطبیعی برای ارزیابی روش‌های ویرایش ژنوم ارثی انسان مورد استفاده قرار گرفته‌اند، اما یافته‌های جدید نشان می‌دهد که ممکن است به عنوان یک سیستم آزمایشی قابل اعتماد نامناسب باشند.