人类基因组觉醒——基因从一开始就在人类胚胎中活跃

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作者：Ashley

导读：在传统观点中，基因在人类胚胎中只有在受精后的两到三天，由4到8个细胞组成时才会活跃起来。但近期研究表明新发现的基因活动开始于单细胞阶段。研究小组发现，在单细胞胚胎中激活的许多基因保持开启状态，直到4到8细胞阶段，此时它们被关闭。研究利用RNA测序的方法，对单个人类卵子和单个细胞胚胎进行了精确分析。

一些基因从一开始就活跃的这一发现挑战了传统观点，即基因在人类胚胎中只有在受精后的两到三天，由4到8个细胞组成时才会活跃起来。

新发现的基因活动开始于单细胞阶段——远早于之前认为的有希望改变我们思考我们发育起源的方式。

12月21日发表在《Cell Stem Cell》上的这项研究题为“Human embryonic genome activation initiates at the one-cell stage”，是由巴斯大学的Tony Perry教授、剑桥大学的Giles Yeo博士和美国Ovation Fertility的Matthew VerMilyea博士共同领导的。

利用RNA测序的方法，该团队对单个人类卵子和单个细胞胚胎进行了精确分析，从而对基因活动的“告密性产物”——RNA转录本——进行了详细的盘点。它揭示了在人类单细胞胚胎中有数百个基因被唤醒。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测序技术能够揭示出哪怕是很小的变化。

来自巴斯生物与生物化学系的Perry教授说：“这是我们在单细胞胚胎阶段所经历的生物过程的第一次良好的开端。没有基因组的觉醒，发展就会失败，所以这是一个基本的步骤。”

研究小组发现，在单细胞胚胎中激活的许多基因保持开启状态，直到4到8细胞阶段，此时它们被关闭。

Perry教授说：“在早期胚胎中似乎存在一种基因转移工作:第一次转移在受精后不久就开始了，在单细胞胚胎中，第二次转移在8细胞阶段开始。”

人类基因组觉醒教会了我们什么？

在人类受精的时候，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，以获得调节其特性的指令。

转录本为所有细胞提供了必要的指令，胚胎细胞也不例外。这意味着亲代(精子和卵子)基因组在新胚胎中苏醒是至关重要的。但这是什么时候发生的，又是如何发生的？

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、遗传和不育。科学家们发现了一些被激活的基因，这些基因可能在早期胚胎中发挥作用，但其他基因的作用尚不清楚，它们可能指向我们尚不了解的胚胎事件。

研究小组的发现也揭示了这些基因是如何被激活的。Perry教授说：“尽管激活的触发器被认为来自卵子，但它是如何来的尚不清楚;现在我们知道哪些基因与此有关，我们可以定位它们的位置，并利用分子技术来找出答案。”

与癌症的联系

值得注意的是，可能触发基因激活的候选者包括通常与癌症相关的因素，比如一些众所周知的致癌基因。这使得研究人员推测，已知在癌症中表现失常因素的自然、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，研究小组的发现可能阐明引发癌症的事件，提供新的诊断和预防机会。

研究结果对后天特征的遗传也有临床意义，比如肥胖:体重增加的父母似乎会把这种特征遗传给他们的孩子。目前还不清楚这些获得的性状是如何传递的，但改变受精后的基因激活是一种可能的机制。

正如剑桥大学医学研究委员会代谢疾病小组的Yeo博士所建议的那样，“如果是真的，我们应该能够在单细胞阶段看到这种改变的基因激活标记。”

该团队还观察了不健康的单细胞胚胎，这些胚胎不能继续发育，并发现它们的许多基因不能被激活。异常胚胎曾被用来评估人类遗传基因组编辑的方法，但新的发现表明，它们可能不适合作为一种可靠的测试系统。

参考资料：

https://phys.org/news/2021-12-genes-human-embryo-get-go.html

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。

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