Nature：利用CRISPR/Cas9揭示OCT4基因在人胚胎早期發育中發揮著關鍵作用

圖片來自Nature, doi:10.1038/nature24033。

在一項新的研究中，來自英國和韓國的研究人員利用基因組編輯技術CRISPR/Cas9揭示出一種關鍵的基因在人胚胎的最初幾天發育中發揮的作用。這是基因組編輯技術首次被用來研究人胚胎中的基因功能，這可能有助人們更好地理解我們的早期發育的生物學特徵。相關研究結果於2017年9月20日在線發表在Nature期刊上，論文標題為「Genome editing reveals a role for OCT4 in human embryogenesis」。

這些研究人員利用CRISPR/Cas9阻止一種關鍵的基因表達蛋白OCT4。在正常情形下，該基因在人胚胎的最初幾天發育中是有活性的。在卵子受精後，它一直進行分裂，大約7天後，它形成一種有大約200個細胞組成的球體，即囊胚（blastocyst）。這項研究發現人胚胎需要OCT4來正確地形成囊胚。

論文第一作者、英國弗朗西斯-克里克研究所的Norah Fogarty博士說，「我們吃驚地觀察到這個基因在人胚胎髮育中發揮著如此至關重要的作用，但是我們需要繼續開展研究來證實它的作用。其他的研究方法，包括利用小鼠開展的研究，已提示著OCT4在胚胎髮育更晚的時候發揮著一種更加專註的作用，因此我們的研究結果強調了開展人胚胎研究的必要性。」

論文通信作者、弗朗西斯-克里克研究所的Kathy Niakan博士補充道，「發現一種基因在發育中的胚胎內發揮什麼作用的方法之一是觀察當它不發揮功能時會發生什麼。如今，我們展示了一種高效地做到這一點的方法，我們希望其他的科學家們將利用它發現其他基因的作用。如果我們了解到胚胎成功地發育所需的關鍵基因，那麼我們就可能改進體外受精治療和理解妊娠失敗的一些原因。要實現這樣的理解可能需要多年的時間，我們的研究只是第一步。」

這些研究人員在開始研究人胚胎之前，以小鼠胚胎和人胚胎幹細胞為研究對象，花了一年多的時間來優化他們的技術。為了讓OCT4失活，他們利用CRISPR/Cas9改變41個人胚胎中的DNA。7天之後，這些胚胎的發育停止了，他們隨後分析了它們。

除了在人胚胎中之外，OCT4被認為在幹細胞生物學中也發揮著重要的作用。多能性幹細胞能夠變成任何一種其他類型的細胞，而且它們能夠從胚胎中獲得（如胚胎幹細胞），或者讓皮膚細胞等成體細胞經過重編程而被誘導出來（如誘導性多能幹細胞）。人胚胎幹細胞是從發育中的人胚胎內的具有較高的OCT水平的那一部分獲得的。

論文共同作者、弗朗西斯-克里克研究所的James Turner博士解釋道，「我們有產生和使用多能性幹細胞的技術，這毫無疑問是一項巨大的成就，但是我們仍然並未充分理解這些細胞如何發揮作用。更多地了解不同的基因如何導致細胞產生和保持多能性，將有助我們更加可靠地產生和使用幹細胞。」

參考資料：

Norah M. E. Fogarty, Afshan McCarthy, Kirsten E. Snijders et al. Genome editing reveals a role for OCT4 in human embryogenesis. Nature, Published online 20 September 2017, doi:10.1038/nature24033

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