基因从一开始就在人类胚胎中开启

一些基因从一开始就活跃的发现挑战了教科书的观点，即基因在受精后两三天由四到八个细胞组成之前不会在人类胚胎中变得活跃。

新发现的活动始于单细胞阶段——比以前想象的要早得多——有望改变我们对发育起源的看法。

这项研究于今天发表在Cell Stem Cell 上，由巴斯大学的 Tony Perry 教授、剑桥大学的 Giles Yeo 博士和 Ovation Fertility 的 Matthew VerMilyea 博士共同领导。

使用一种称为 RNA 测序的方法，该团队对单个人类卵子和单细胞胚胎进行了精确分析，以详细列出基因活动的迹象产品，称为 RNA 转录物。它揭示了数百个基因在人类单细胞胚胎中觉醒。由于基因活动开始时很小，以前的技术不够灵敏，无法检测到它。但这项研究中使用的最先进的 RNA 测序能够揭示甚至很小的变化。

巴斯大学生物与生物化学系的佩里教授说：“这是对我们所有人都经历的生物过程开始的第一次很好的观察——通过单细胞胚胎阶段的过渡。” “没有基因组觉醒，发展就会失败，所以这是一个基本步骤。”

研究小组发现，在单细胞胚胎中激活的许多基因一直保持开启状态，直到四到八个细胞阶段，此时它们被关闭。

佩里教授说：“看起来好像在早期胚胎中有一种遗传转变工作：第一次转变在受精后不久开始，在单细胞胚胎中，第二次转变在八细胞阶段接管。”

人类基因组觉醒告诉我们什么

在人类受精的那一刻，精子和卵子的基因组——它们所有基因的集合——是不活跃的：精子和卵子依赖于它们形成时产生的转录本，以获取调节其特征的指令。

转录本为所有细胞提供基本指令，胚胎细胞也不例外。这意味着在新胚胎中唤醒亲本(精子和卵子)基因组是必不可少的。但是，这种情况何时以及如何发生?

了解基因组觉醒的过程很重要：它是发展拼图的关键部分，有望更好地了解疾病、遗传和不孕症。科学家们发现了一些可能会在早期胚胎中发挥作用的活化基因，但其他基因的作用是未知的，可能指向我们尚不了解的胚胎事件。

该团队的发现还揭示了基因是如何被激活的。“虽然人们认为激活的触发因素来自卵子，但尚不清楚是如何发生的;现在我们知道涉及哪些基因，我们可以定位它们的地址并使用分子技术找出答案，”佩里教授说。

与癌症的联系

值得注意的是，可能触发基因激活的候选因素包括通常与癌症相关的因素，例如一些众所周知的致癌基因。这导致研究人员推测，已知在癌症中行为不当的因素的自然、健康作用是唤醒单细胞胚胎中的基因。如果这被证明是正确的，该团队的发现可以阐明引发癌症的事件，提供新的诊断和预防机会。

这些发现还对获得性特征的遗传具有临床意义，例如肥胖：体重增加的父母似乎会将这种特征传递给他们的孩子。尚不清楚这些获得性特征是如何传递的，但在受精后改变基因激活是一种可能的机制。

正如剑桥医学研究委员会代谢疾病部门的 Yeo 博士所说，“如果属实，我们应该能够在一个细胞阶段看到这种改变的基因激活特征。”

该团队还研究了无法继续发育的不健康的单细胞胚胎，发现它们的许多基因未能激活。异常胚胎已被用于评估人类可遗传基因组编辑的方法，但新发现表明它们可能不适合作为可靠的测试系统。

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