Cambridge-Team nutzt erstmals Base Editing zur Untersuchung der Genfunktion in menschlichen Embryonen

Forscher der University of Cambridge haben erstmals Base Editing eingesetzt, um die Genfunktion in menschlichen Embryonen zu untersuchen. Dabei wurde nachgewiesen, dass das NANOG-Gen für die Bildung pluripotenter Zellen während der ersten Entwicklungstage unerlässlich ist. Die am 25. Juni in Nature veröffentlichte Studie stellt einen Meilenstein in der Embryonenforschung dar und hat die ethischen Debatten über die vererbbare Genom-Editierung neu entfacht.eurekalert+1

Ein Master-Gen für den Körperaufbau

Das Team unter der Leitung von Professor Kathy Niakan am Cambridge Loke Centre for Trophoblast Research blockierte die NANOG-Expression in sehr frühen menschlichen Embryonen und stellte fest, dass sich Zellen nicht zum Epiblasten entwickeln konnten – der Schicht, aus der alle Zelltypen des Körpers hervorgehen, einschließlich Keimzellen und embryonaler Stammzellen. Zellen, die zur Bildung von Plazenta und Dottersack bestimmt waren, blieben jedoch unbeeinflusst.eurekalert

"Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass das NANOG-Gen entscheidend für die Entwicklung pluripotenter Zellen ist, den Bausteinen, die für die menschliche Entwicklung grundlegend wichtig sind", sagte Niakan.eurekalert

Die Studie ergab auch, dass NANOG bei Menschen und Mäusen nicht identisch funktioniert. Bei Mäusen stört der Verlust von NANOG sowohl den Epiblasten als auch den Dottersack, während er bei menschlichen Embryonen hauptsächlich nur den Epiblasten betrifft. "Unsere Annahmen über die Rolle dieses Gens lassen sich nicht einfach auf andere Arten übertragen", sagte Dr. Katarina Harasimov, eine Mitautorin der Studie.eurekalert

Ein präziseres Werkzeug

Base Editing verändert ein einzelnes Nukleotid-Basenpaar, ohne beide DNA-Stränge zu durchtrennen, was das Risiko unbeabsichtigter Chromosomenschäden verringert, die mit herkömmlichem CRISPR/Cas9 verbunden sind. Dr. Oliver Bower, der Erstautor der Studie, sagte, die Präzision "erlaubt es uns, die frühe menschliche Entwicklung mit größerer Zuversicht zu untersuchen".biorxiv+1

Die Arbeit wurde unter einer Lizenz der britischen Human Fertilisation and Embryology Authority unter Verwendung gespendeter IVF-Embryonen durchgeführt, die nicht länger als sechseinhalb Tage kultiviert wurden.eurekalert

Implikationen und ethische Debatte

Die Ergebnisse versprechen Fortschritte beim Verständnis früher Schwangerschaftsverluste und bei der Verbesserung der Erfolgsraten von IVF-Behandlungen. Base Editing könnte theoretisch genutzt werden, um vererbte Erkrankungen wie Mukoviszidose in Embryonen zu korrigieren, obwohl dies im Vereinigten Königreich weiterhin illegal ist. Ein separates Preprint der Columbia University, das Anfang des Monats veröffentlicht wurde, demonstrierte den Einsatz von Base Editing zur Korrektur krankheitsbedingter Gene in menschlichen Embryonen, was die Diskussion darüber weiter anheizte, ob solche Techniken eines Tages zu vererbbaren genetischen Veränderungen – oder sogenannten Designer-Babys – führen könnten. Führende Organisationen für Gentherapie haben ein Moratorium für die klinische vererbbare Editierung gefordert, wobei Experten betonen, dass die Wissenschaft von diesem Schritt noch weit entfernt ist.cen.acs+2