Informacja

Jaka część embrionów się nie rodzi? A dlaczego tak wysoko?

Jaka część embrionów się nie rodzi? A dlaczego tak wysoko?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

W książce Developmental Biology autorstwa Scotta F. Gilberta i Michaela J. Barresiego jest napisane:

Większość ludzkich embrionów umiera przed urodzeniem. Przetrwałeś.

Więc dlaczego to prawda???

A jaki procent ciężarnych traci swoje nienarodzone dziecko (dzieci)?


Badanie genów krów pokazuje, dlaczego większość klonów zawodzi

Minęło 20 lat od udanego sklonowania owcy Dolly w Szkocji, ale klonowanie ssaków pozostaje wyzwaniem. Nowe badanie przeprowadzone przez naukowców z USA i Francji nad ekspresją genów w rozwijających się klonach pokazuje teraz, dlaczego większość sklonowanych embrionów prawdopodobnie zawodzi.

Dolly została sklonowana przy użyciu techniki „przeniesienia jądra komórki somatycznej”, kiedy jądro z dorosłej komórki jest przenoszone do niezapłodnionego jaja, z którego usunięto jądro, a następnie jest szokowane elektrycznością, aby rozpocząć wzrost komórki. Zarodki są następnie przenoszone do matek biorców, które niosą klony do urodzenia.

Klonowanie bydła jest ważną technologią rolniczą i można ją wykorzystać do badania rozwoju ssaków, ale wskaźnik sukcesu pozostaje niski, zazwyczaj mniej niż 10 procent sklonowanych zwierząt przeżywa do urodzenia. Większość strat wynika ze śmierci zarodka, niepowodzenia procesu implantacji lub rozwoju wadliwego łożyska.

Sekwencjonowanie RNA podkreśla problemy z ekspresją genów w klonach

W badaniu opublikowanym 8 grudnia w czasopiśmie Materiały Narodowej Akademii NaukHarris Lewin, profesor na Wydziale Ewolucji i Ekologii Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis wraz z kolegami z Francji i USA wykorzystali sekwencjonowanie RNA do zbadania ekspresji genów u sklonowanych krów podczas implantacji, aby lepiej zrozumieć mechanizmy molekularne, które prowadzą do wysoki wskaźnik niepowodzeń ciąż dla klonów. Badanie jest zwieńczeniem 12-letniej współpracy i łączy doświadczenie francuskiego zespołu w zakresie klonowania i biologii rozrodu z doświadczeniem zespołu amerykańskiego w genomice funkcjonalnej.

„Nasza praca dotyczyła fundamentalnych kwestii związanych z procesem klonowania” – powiedział Lewin.

„Badanie zaowocowało przedefiniowaniem naszego rozumienia, w jaki sposób przeprogramowanie jądrowe wpływa na ekspresję genów w tkankach pozaembrionalnych sklonowanych zarodków bydła oraz znakomitą komunikację między klonami a ich matkami biorcami”.

„Duża ilość danych wygenerowanych przez naszą współpracę rzuca światło na mechanizmy, które odpowiadają za utratę embrionów podczas implantacji” – powiedział Olivier Sandra, kierownik zespołu ds. badań w Institut National de la Recherche Agronomique we Francji. „Dostarczają również nowych informacji na temat tego, w jaki sposób zdarzenia zachodzące podczas implantacji napędzają postęp ciąży i kształtują pourodzeniowy fenotyp potomstwa, zarówno u bydła, jak i u innych gatunków ssaków”.

Naukowcy przebadali tkankę ze sklonowanych krowich zarodków – wszystkie pochodzące z tej samej linii komórkowej – w 18 i 34 dniu rozwoju, a także odpowiednią wyściółkę śluzówki macicy ciężarnych krów. Przyjrzeli się także niesklonowanym krowom poczętym przy użyciu sztucznego zapłodnienia.

Korzystając z sekwencjonowania RNA, naukowcy odkryli wiele genów, których nieprawidłowa ekspresja może prowadzić do wysokiego wskaźnika śmierci sklonowanych embrionów, w tym braku implantacji do macicy i braku rozwoju prawidłowego łożyska. Patrząc na pozaembrionalną tkankę sklonowanych krów w dniu 18, naukowcy odkryli anomalie w ekspresji ponad 5000 genów.

Lekcje z genomu myszy

Kiedy porównali wyniki z bazą danych Mouse Genomic Informatics Knockout, znaleźli 123 geny, które odpowiadały funkcjonalnej adnotacji nieprawidłowej morfologii tkanek pozazarodkowych, 121 wiązało się ze śmiertelnością zarodków, a 14 z nieprawidłową implantacją zarodka.

Jednak do 34 dnia rozwoju wzorzec ekspresji genów był znacznie bardziej podobny do krów kontrolnych pochodzących ze sztucznego zapłodnienia, co sugeruje, że te klony, które przeżyły, były w stanie zagnieździć się w macicy i zacząć tworzyć łożysko. Wyniki te wskazują, że duże straty sklonowanych krów przed implantacją prawdopodobnie wynikają z problemów z krytycznymi genami rozwojowymi w tkance pozaembrionalnej.

Badanie ujawniło również inne punkty potencjalnego niepowodzenia klonów, w tym problemy z sygnalizacją hormonalną między rozwijającym się sklonowanym zarodkiem a ciężarną krową. Na przykład badanie wykazało obniżenie poziomu genów zaangażowanych w interferon tau, główny sygnał rozpoznawania ciąży. Klony również wydawały się mieć wpływ na ekspresję genów samych ciężarnych krów w 34 dniu, niektóre tkanki macicy wykazywały rażąco inną ekspresję genów, co mogło wpływać na łożysko.

„Nasze dane potwierdzają, że interakcje między macicą a tkankami pozazarodkowymi mają kluczowe znaczenie podczas implantacji, co czyni ten krok główną przeszkodą dla progresji ciąży” – powiedziała Sandra.

„Teraz rozumiemy, dlaczego klony zawodzą, co może prowadzić do poprawy procesu klonowania zwierząt” – powiedział Lewin. Ale, ostrzegł, „Nasze odkrycia wzmacniają również potrzebę ścisłego zakazu klonowania ludzi w dowolnych celach”.

„To niesamowite, że ten proces w ogóle działa, pokazując wielką plastyczność, jaką rozwijające się zwierzęta muszą przystosować do ekstremalnych warunków” – powiedział Lewin.

Współpracownicy i finansowanie

Badania zostały wsparte grantami Departamentu Rolnictwa i Badań Rolniczych USA, grantami Europejskiego Programu SABRE oraz grantami francuskiej Narodowej Agencji Badawczej. Ciąża została zapoczątkowana w eksperymentalnej farmie Institut National de la Recherche Agronomique we Francji oraz na Uniwersytecie Illinois w Urbana-Champaign. Eksperyment przeprowadzono zgodnie z zasadami i przepisami Europejskiej Konwencji Doświadczalnej na Zwierzętach.

Dodatkowi autorzy to: Fernando H. Biase z Institute for Genomic Biology, University of Illinois at Urbana-Champaign Chanaka Rabel, Kalista Andropolis, Colleen A. Olmstead, Rosane Oliveira i Richard Wallace z Department of Animal Sciences, University of Illinois at Urbana-Champaign Michel Guillomot, Isabelle Hue, Daniel Le Bourhis, Evelyne Campion, Aurélie Chaulot-Talmon, Corinne Giraud-Delville, Géraldine Taghouti, Hélène Jammes i Jean-Paul Renard z UMR Biologie du D& #233veloppement et Reproduction, Institut National de la Recherche Agronomique, École Nationale Vétérinaire d'Alford, Université Paris Saclay, Jouy en Josas, Francja oraz Christophe Richard, Unité Commune d'Expérimentation de Bressonvilliers, Leudeville, Francja.

Zastrzeżenie: AAAS i EurekAlert! nie ponosimy odpowiedzialności za dokładność informacji publikowanych w serwisie EurekAlert! przez współpracujące instytucje lub do wykorzystania jakichkolwiek informacji za pośrednictwem systemu EurekAlert.


Nieudany chiński eksperyment z edycją genów dziecka dowodzi, że nie jesteśmy gotowi na modyfikację ludzkich embrionów

Zespół zastosował CRISPR na ludzkich embrionach, aby uodpornić je na zakażenie wirusem HIV. Ale zamiast tego wytworzyli różne mutacje, o których nic nie wiemy. Źródło: Shutterstock

Ponad rok temu światem wstrząsnęła podjęta przez chińskiego biofizyka He Jiankui próba wykorzystania technologii CRISPR do modyfikacji ludzkich embrionów i uczynienia ich odpornymi na HIV, co doprowadziło do narodzin bliźniąt Lulu i Nana.

Teraz kluczowe szczegóły zostały ujawnione w niedawnym wydaniu fragmentów badania, które wywołały szereg obaw dotyczących modyfikacji genomu Lulu i Nany.

CRISPR to technika, która pozwala naukowcom na precyzyjne edycje dowolnego DNA poprzez zmianę jego sekwencji.

Używając CRISPR, możesz próbować „znokautować” gen, czyniąc go nieaktywnym lub próbując osiągnąć określone modyfikacje, takie jak wprowadzenie lub usunięcie pożądanego fragmentu DNA.

Edycja genów w systemie CRISPR opiera się na połączeniu dwóch białek. Jedno z białek, zwane Cas9, odpowiada za „cięcie” DNA. Drugie białko to krótka cząsteczka RNA (kwasu rybonukleinowego), która działa jako „przewodnik”, który doprowadza Cas9 do pozycji, w której ma ciąć.

System potrzebuje również pomocy ze strony edytowanych komórek. Uszkodzenia DNA są częste, więc komórki muszą regularnie naprawiać uszkodzenia DNA. Powiązane mechanizmy naprawcze wprowadzają delecje, insercje lub modyfikacje podczas wykonywania edycji genów.

Jak zmodyfikowano genomy Lulu i Nany

Jiankui i jego koledzy celowali w gen o nazwie CCR5, który jest niezbędny, aby wirus HIV dostał się do białych krwinek (limfocytów) i zainfekował nasz organizm.

W jednym z wariantów CCR5, zwanym CCR5 Δ32, brakuje określonego ciągu 32 „liter” kodu DNA. Ten wariant naturalnie występuje w populacji ludzkiej i powoduje wysoki poziom odporności na najpowszechniejszy typ wirusa HIV.

Zespół Jankui chciał odtworzyć tę mutację za pomocą CRISPR na ludzkich embrionach, aby uczynić je odpornymi na zakażenie wirusem HIV. Ale to nie poszło zgodnie z planem i może się nie powieść na kilka sposobów.

Po pierwsze, pomimo twierdzenia w streszczeniu nieopublikowanego artykułu, że odtwarzają ludzką mutację CCR5, w rzeczywistości zespół próbował zmodyfikować CCR5 blisko do mutacji A32.

W rezultacie wygenerowali różne mutacje, których skutki są nieznane. Może, ale nie musi, nadawać odporności na HIV i może, ale nie musi mieć innych konsekwencji.

Co niepokojące, nic z tego nie przetestowali i przystąpili do wszczepiania embrionów. To nieuzasadnione.

Drugim źródłem błędów mogło być to, że montaż nie był idealnie wydajny. Oznacza to, że niekoniecznie wszystkie komórki w zarodkach zostały poddane edycji.

Kiedy organizm ma mieszankę edytowanych i nieedytowanych komórek, nazywa się to „mozaiką”. Chociaż dostępne dane są wciąż ograniczone, wydaje się, że zarówno Lulu, jak i Nana są mozaiką.

To sprawia, że ​​jeszcze mniej prawdopodobne jest, że dzieci poddane edycji genowej byłyby odporne na zakażenie wirusem HIV. Ryzyko mozaiki powinno być kolejnym powodem, dla którego nie należy wszczepiać embrionów.

Co więcej, edycja może mieć niezamierzony wpływ na inne części genomu.

Projektując eksperyment CRISPR, wybierasz „kierujący” RNA tak, aby jego sekwencja była unikalna dla genu, na który celujesz. Jednak cięcia „poza celami” mogą nadal mieć miejsce w innym miejscu genomu, w miejscach o podobnej sekwencji.

Jiankui i jego zespół przetestowali komórki z edytowanych embrionów i zgłosili tylko jedną modyfikację poza celem. Jednak te testy wymagały pobrania próbek z komórek, które w związku z tym nie były już częścią embrionów – które nadal się rozwijały.

W związku z tym pozostałe komórki w zarodkach nie zostały przetestowane i mogły mieć różne modyfikacje poza celami.

Nie jest to wina zespołu, ponieważ zawsze będą istniały ograniczenia w wykrywaniu niezgodności z celem i mozaikowatości, a my możemy uzyskać tylko częściowy obraz.

Jednak ten częściowy obraz powinien sprawić, że się zatrzymali.

Powyżej opisaliśmy kilka zagrożeń związanych z modyfikacjami dokonanymi na embrionach, które mogą zostać przeniesione na przyszłe pokolenia.

Edycja zarodków jest etycznie uzasadniona tylko w przypadkach, gdy korzyści wyraźnie przewyższają ryzyko.

Pomijając kwestie techniczne, zespół Jiankui nie zajął się nawet niezaspokojoną potrzebą medyczną.

Chociaż ojciec bliźniaków był nosicielem wirusa HIV, istnieje już dobrze ugruntowany sposób zapobiegania infekcji embrionów przez ojca nosiciela wirusa HIV. Ta metoda „mycia nasienia” została faktycznie wykorzystana przez zespół.

Jedyną korzyścią z próby modyfikacji genu, jeśli zostanie udowodniona, byłoby zmniejszenie ryzyka zakażenia wirusem HIV dla bliźniąt w późniejszym życiu.

Istnieją jednak bezpieczniejsze sposoby kontrolowania ryzyka infekcji, takie jak prezerwatywy i obowiązkowe badania krwiodawstwa.

Implikacje dla edycji genów jako pola

Edycja genów ma nieograniczone zastosowania. Może być używany do zwiększania odporności roślin takich jak banan Cavendish na wyniszczające choroby. Może odgrywać ważną rolę w adaptacji do zmian klimatu.

W dziedzinie zdrowia obserwujemy już obiecujące wyniki edycji komórek somatycznych (to znaczy niedziedzicznych modyfikacji własnych komórek pacjenta) w talasemii beta i anemii sierpowatej.

Jednak po prostu nie jesteśmy gotowi na edycję ludzkich embrionów. Nasze techniki nie są wystarczająco dojrzałe i nie przedstawiono żadnego przypadku powszechnego zapotrzebowania, którego nie mogłyby zaspokoić inne techniki, takie jak preimplantacyjne testy genetyczne.

Pozostaje również wiele do zrobienia w zakresie zarządzania. Pojawiły się indywidualne apele o moratorium na edycję zarodków i panele ekspertów od Światowej Organizacji Zdrowia do UNESCO.

Jednak nie pojawił się żaden konsensus.

Ważne jest, aby dyskusje te przeszły jednocześnie do drugiej fazy, w której inne zainteresowane strony, takie jak grupy pacjentów, są konsultowane (i informowane) w szerszym zakresie. Kluczowe znaczenie ma również zaangażowanie społeczeństwa.

Ten artykuł został ponownie opublikowany z The Conversation na licencji Creative Commons. Przeczytaj oryginalny artykuł.


Badanie genów krów pokazuje, dlaczego większość klonów zawodzi

Dot i Ditto, dwa zdrowe sklonowane cielęta urodzone w UC Davis w 2003 roku. Podczas gdy Dot i Ditto były zdrowe i miały własne cielęta, wiele sklonowanych embrionów nie działa. Nowe badanie pokazuje, że wiele genów jest nieprawidłowo regulowanych w sklonowanych zarodkach, zwłaszcza w tkance pozaembrionalnej i łożysku. Źródło: Alison Van Eenennaam, UC Davis Department of Animal Science

Minęło 20 lat od udanego sklonowania owcy Dolly w Szkocji, ale klonowanie ssaków pozostaje wyzwaniem. Nowe badanie przeprowadzone przez naukowców z USA i Francji nad ekspresją genów w rozwijających się klonach pokazuje teraz, dlaczego większość sklonowanych embrionów prawdopodobnie zawodzi.

Dolly została sklonowana przy użyciu techniki „przeniesienia jądra komórki somatycznej”, kiedy jądro z dorosłej komórki jest przenoszone do niezapłodnionego jaja, z którego usunięto jądro, a następnie jest szokowane elektrycznością, aby rozpocząć wzrost komórki. Zarodki są następnie przenoszone do matek biorców, które niosą klony do urodzenia.

Klonowanie bydła jest ważną technologią rolniczą i można ją wykorzystać do badania rozwoju ssaków, ale wskaźnik sukcesu pozostaje niski, zazwyczaj mniej niż 10 procent sklonowanych zwierząt przeżywa do urodzenia. Większość strat wynika ze śmierci zarodka, niepowodzenia procesu implantacji lub rozwoju wadliwego łożyska.

Sekwencjonowanie RNA podkreśla problemy z ekspresją genów w klonach

W badaniu opublikowanym 8 grudnia w czasopiśmie Materiały Narodowej Akademii NaukHarris Lewin, profesor na Wydziale Ewolucji i Ekologii Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis wraz z kolegami z Francji i USA wykorzystali sekwencjonowanie RNA do przyjrzenia się ekspresji genów u sklonowanych krów podczas implantacji, aby lepiej zrozumieć mechanizmy molekularne, które prowadzą do wysoki wskaźnik niepowodzeń ciąż dla klonów. Badanie jest zwieńczeniem 12-letniej współpracy i łączy doświadczenie francuskiego zespołu w klonowaniu i biologii rozrodu z doświadczeniem zespołu amerykańskiego w genomice funkcjonalnej.

„Nasza praca dotyczyła fundamentalnych kwestii związanych z procesem klonowania” – powiedział Lewin.

„Badanie zaowocowało przedefiniowaniem naszego rozumienia, w jaki sposób przeprogramowanie jądrowe wpływa na ekspresję genów w tkankach pozaembrionalnych sklonowanych zarodków bydła oraz znakomitą komunikację między klonami a ich matkami biorcami”.

„Duża ilość danych wygenerowanych przez naszą współpracę rzuca światło na mechanizmy, które odpowiadają za utratę embrionów podczas implantacji” – powiedział Olivier Sandra, kierownik zespołu ds. badań w Institut National de la Recherche Agronomique we Francji. „Dostarczają również nowych informacji na temat tego, w jaki sposób zdarzenia zachodzące podczas implantacji napędzają postęp ciąży i kształtują pourodzeniowy fenotyp potomstwa, zarówno u bydła, jak i innych gatunków ssaków”.

Naukowcy zbadali tkankę ze sklonowanych krowich zarodków – wszystkie pochodzące z tej samej linii komórkowej – w 18 i 34 dniu rozwoju, a także odpowiednią wyściółkę endometrium ciężarnych krów. Przyjrzeli się także niesklonowanym krowom poczętym za pomocą sztucznego zapłodnienia.

Korzystając z sekwencjonowania RNA, naukowcy odkryli wiele genów, których nieprawidłowa ekspresja może prowadzić do wysokiego wskaźnika śmierci sklonowanych embrionów, w tym braku implantacji do macicy i braku rozwoju prawidłowego łożyska. Patrząc na pozaembrionalną tkankę sklonowanych krów w dniu 18, naukowcy odkryli anomalie w ekspresji ponad 5000 genów.

Lekcje z genomu myszy

Kiedy porównali wyniki z bazą danych Mouse Genomic Informatics Knockout, znaleźli 123 geny, które odpowiadały funkcjonalnej adnotacji nieprawidłowej morfologii tkanek pozazarodkowych, 121 wiązało się ze śmiertelnością zarodków, a 14 z nieprawidłową implantacją zarodka.

Jednak do 34 dnia rozwoju wzorzec ekspresji genów był znacznie bardziej podobny do krów kontrolnych pochodzących ze sztucznego zapłodnienia, co sugeruje, że te klony, które przeżyły, były w stanie zagnieździć się w macicy i zacząć tworzyć łożysko. Wyniki te wskazują, że duże straty sklonowanych krów przed implantacją prawdopodobnie wynikają z problemów z krytycznymi genami rozwojowymi w tkance pozaembrionalnej.

Badanie ujawniło również inne punkty potencjalnego niepowodzenia klonów, w tym problemy z sygnalizacją hormonalną między rozwijającym się sklonowanym zarodkiem a ciężarną krową. Na przykład badanie wykazało obniżenie poziomu genów zaangażowanych w interferon tau, główny sygnał rozpoznawania ciąży. Klony również wydawały się mieć wpływ na ekspresję genów samych ciężarnych krów w 34 dniu, niektóre tkanki macicy wykazywały rażąco różną ekspresję genów, co mogło wpływać na łożysko.

„Nasze dane potwierdzają, że interakcje między macicą a tkankami pozazarodkowymi mają kluczowe znaczenie podczas implantacji, co czyni ten krok główną przeszkodą dla progresji ciąży” – powiedziała Sandra.

„Teraz rozumiemy, dlaczego klony zawodzą, co może prowadzić do poprawy procesu klonowania zwierząt” – powiedział Lewin. Ostrzegł jednak: „Nasze odkrycia wzmacniają również potrzebę ścisłego zakazu klonowania ludzi w dowolnych celach”.

„To niesamowite, że ten proces w ogóle działa, pokazując wielką plastyczność, jaką rozwijające się zwierzęta muszą przystosować do ekstremalnych warunków” – powiedział Lewin.


Wątpliwości pojawiły się w kluczowych punktach artykułu Nature dotyczącego edycji genów CRISPR ludzkich embrionów

Czy to możliwe, że edycja genów CRISPR faktycznie nie miała miejsca w wielu ludzkich embrionach w tym dużym? Natura gazeta, która zrobiła takie wiadomości kilka tygodni temu?

Pojawiły się pewne wątpliwości, które podważają główne wnioski artykułu i przekonują, że potrzebne są bardziej ostateczne badania.

Egli i in. preprint Rys 1e-f

Międzynarodowy zespół najlepszych naukowców kierowany przez pierwszego autora Dietera Egli odpowiedział przez preprint na Biorxiv do tego głośnego zespołu Mitalipova Natura artykuł na temat edycji genów CRISPR ludzkich embrionów. Egli i in. podnosić możliwość, że edycja genów CRISPR, jak opisano w Natura badanie mogło w rzeczywistości nie mieć miejsca, przynajmniej nie w każdym przypadku i być może nie w sposób, w jaki Ma, et al. artykuł twierdził, że tak (poprzez działanie CRISPR-Cas9 oparte na naprawie homologicznej (HDR) w zależności od interakcji między normalnymi chromosomami matki i zmutowanymi chromosomami ojcowskimi).

Z jednej strony nie jest niczym niezwykłym widzieć naukową krytykę i pytania techniczne dotyczące opublikowanego artykułu, który stanowił porywające wiadomości. Jednak widzę ten konkretny przypadek jako uderzający zwrot wydarzeń, ponieważ chociaż nowy Egli, et al. artykuł jest bardzo kolegialny i dyplomatyczny, w przekonujący sposób przedstawiają szereg dość przekonujących powodów, dla których główne wnioski artykułu Ma mogą być nieprawidłowe oraz powodów, dla których nie było edycji genów CRISPR w wielu embrionach. Żeby było jasne, Egli i koledzy nie wydają się mówić Ma, et al. artykuł jest zdecydowanie błędny, ale opisują kilka całkiem rozsądnych sposobów, w jakie artykuł Ma mógł hipotetycznie dojść do błędnych głównych wniosków. Dla mnie te możliwe alternatywne wyjaśnienia mają po prostu dużo sensu i są rzeczami, które należałoby wykluczyć jako alternatywne wyjaśnienia.

W skład grupy autorów preprintów wchodzą bardzo szanowani naukowcy (Dieter Egli, Michael Zuccaro, Michał Kosicki, George Church, Allan Bradley i Maria Jasin), a pytania, które zadają, należy traktować poważnie. Już podczas pierwszej lektury ich dobrze napisanego utworu byłem przekonany, że ich obawy mogą być uzasadnione. Na początku utworu piszą tak:

“Biorąc pod uwagę dane przedstawione w Ma i in., możliwe są alternatywy dla rekombinacji między homologami i wydaje się to bardziej prawdopodobne, ponieważ biologia komórki zapłodnionego jaja wydaje się wykluczać bezpośrednią interakcję między genomami matczynymi i ojcowskimi wymaganymi do HDR. Dlatego jasne dowody na nowe powiązanie alleli matczynych i ojcowskich są niezbędne dla każdego zarodka, który byłby rozważany do przyszłej implantacji.”

Jakie są główne kwestie wyartykułowane w artykule Egli, które budzą przynajmniej pewne wątpliwości co do głównych wniosków Ma i in. papier?

Po pierwsze, artykuł Ma przedstawia niezwykły argument, że edycja genów oparta na HDR nastąpiła po indukowanych przez CRISPR-Cas9 pęknięciach DNA w zmutowanym allelu ojcowskim zasadniczo wyłącznie przy użyciu normalnego chromosomu matki jako matrycy w tym samym jednokomórkowym zarodku, a nie poprzez wprowadzony syntetyczny szablon. W rzeczywistości, w niektórych pracach Ma Papera nr 8217 nie uwzględniono szablonu, więc edycja genu CRISPR-Cas9 musiała opierać się na endogennym DNA w zarodku dla HDR. Jednak Egli i in. zwracają uwagę, że jest to niezwykle mało prawdopodobne, ponieważ przedjądra męskie i żeńskie są całkowicie fizycznie oddzielone w zarodku jednokomórkowym (ryc. 1e-f powyżej). W jaki sposób chromosomy matki i ojca mogły fizycznie połączyć się, aby pośredniczyć w tym HDR podczas mejozy? Hipotetycznie możliwe? Przypuszczam, ale trudno wyobrazić sobie prawdopodobny mechanizm.

A co z HDR później podczas mitozy? Jest to teoretycznie możliwe, ponieważ wstępny wydruk zauważa, że ​​genomy matki i ojca spotykają się w tym późniejszym czasie: “Scalanie chromosomów matki i ojca nie następuje, dopóki akcja mikrotubul nie połączy obu genomów na wspólnej płytce metafazowej podczas pierwszej mitozy…bezpośrednich interakcji między Genomy matki i ojcowskie wymagane do naprawy między homologami najwyraźniej nie występują, dopóki zarodki nie wejdą w fazę 2-komórkową, gdy dwa genomy są pakowane w to samo jądro. ” Jeśli edycja genów za pomocą HDR nastąpiła znacznie później podczas mitozy (ale zauważ uważa się, że taka rekombinacja występuje znacznie rzadziej podczas mitozy niż mejozy), zespół Mitalipova powinien był widzieć dramatycznie więcej mozaikowatości. Co ważne, jeśli edycja genów miała miejsce dopiero tak późno, dlaczego mieliby zaobserwować tak pozornie dużą różnicę w wynikach między wstrzyknięciami MII i zygoty?

Po drugie, Egli i in. wskazują na potencjalne ryzyko polegania, tak jak zrobił to zespół Ma, w przypadku niektórych testów, tylko na pozornym braku wykrywalnego zmutowanego allelu. Co do tego, istnieje wiele powodów innych niż edycja genu CRISPR zmutowanego allelu z powrotem do typu dzikiego, które mogłyby w prostszy sposób wyjaśnić, dlaczego nie wykryto zmutowanych alleli. Artykuł Egli twierdzi, że jedną z takich możliwości, która nie została wykluczona, jest obecność umiarkowanych do dużych delecji wynikających z aktywności CRISPR i eliminacja miejsc wiązania starterów, co prowadzi do braku amplifikacji zmutowanych alleli. Może to teoretycznie skutkować wykryciem tylko alleli WT, co prowadzi do potencjalnego nieprawidłowego wniosku o odwrócenie edycji genów zmutowanych alleli, gdy w rzeczywistości w tym scenariuszu zmienione (nienaprawione) zmutowane allele są obecne, ale po prostu nie są wykrywalne.

Preprint wspomina nieopublikowane dane, że tak duże delecje występują w przypadku celowania w gen CRISPR w około 20% komórek poddanych edycji genu. Sekwencjonowanie, aby ostatecznie wykluczyć Indels jako przyczynę niewykrycia zmutowanych alleli w różnych zarodkach lub komórkach może być bardzo trudne z różnych przyczyn technicznych, ale można to zrobić. Nie jest jasne, czy zakres sekwencjonowania genomu w Ma, et al. papier wystarczył, aby mieć pewność.

Po trzecie, inną omawianą alternatywną możliwością jest to, że czasami nie było wkładu genomu ojcowskiego w zygotę, a zatem nie było genomu ojcowskiego obecnego w niektórych późniejszych zarodkach lub pochodnych komórek ES. Egli i in. artykuł opisuje jeden możliwy sposób, który może się wydarzyć: „Zygoty z pojedynczym przedjądrem nie są rzadkością po wstrzyknięciu plemnika do cytoplazmy, występując w

10% prób zapłodnienia, w większości pochodzenia partenogenetycznego, zawierających tylko genom matki.” To ma sens jako możliwe alternatywne wyjaśnienie. Ponadto możliwe jest również, że frakcja zarodków pochodzących z udanego zapłodnienia zmutowanym plemnikiem jest bardziej narażona na utratę chromosomu ojcowskiego z powodu wystąpienia DSB wywołanego przez Cas9. Obecny genom ojcowski dawałby niepoprawny wygląd, że zmutowane allele ojcowskie zostały poddane edycji genów z powrotem do stanu WT. Istnieje kilka danych w Ma, et al. artykuł przedstawiający wkład ojca w niektóre zarodki/komórki ES, ale nie z wystarczającej ilości próbek, aby mieć całkowitą pewność.

Poprosiłem Gaetana Burgio, kierownika grupy ds. genetyki interakcji gospodarz-patogen i edycji genomu oraz kierownika ośrodka transgenezy na Australijskim Uniwersytecie Narodowym, o jego reakcję na Egli i in. zadruk:

“Ten rękopis w wersji wstępnej budzi poważne obawy dotyczące Ma et al. artykuł opublikowany w Natura nad odkryciem, że szkodliwa mutacja została skorygowana przez samonaprawę z kopii genomu bez choroby. Twierdzą również, że wiele podstawowych i ważnych zmian (duże usunięcia) nie zostało wykrytych po edycji w tych ludzkich embrionach.”

Podczas gdy potencjalnie niezwykłe twierdzenie o naprawie międzyhomologicznej w Ma, et al. papier może nadal okazać się poprawny, mam wrażenie, że wydaje się bardziej prawdopodobne, że w niektórych przypadkach miały miejsce inne wydarzenia, takie jak te możliwości przedstawione w Egli i in. Sztuka. Podsumowując:

“ Podsumowując, wniosek dotyczący korekty genu w ludzkich embrionach wymaga dalszych badań, w tym bezpośredniej weryfikacji. Wydajna rekombinacja międzyhomologowa w zarodkach, w których genomy matki i ojca przechodzą odrębne programy biologiczne iw odrębnych jądrach, byłaby oszałamiającym odkryciem biologicznym.”


Edycja genów Crispr może powodować niepożądane zmiany w ludzkich embrionach, wyniki badań

Zamiast zajmować się mutacjami genetycznymi, maszyneria Crispr skłoniła komórki do utraty całych chromosomów.

Potężne narzędzie do edycji genów o nazwie Crispr-Cas9, które w tym miesiącu otrzymało Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii dla dwóch kobiet naukowców, może powodować poważne skutki uboczne w komórkach ludzkich embrionów, skłaniając je do odrzucenia dużych fragmentów materiału genetycznego, co jest nowym badanie wykazało.

Podawana komórkom w celu naprawy mutacji, która może powodować dziedziczną ślepotę, technologia Crispr-Cas9 wydawała się siać spustoszenie genetyczne w około połowie badanych przez naukowców okazów, zgodnie z badaniem opublikowanym w czasopiśmie Cell w czwartek.

Konsekwencje tych błędów mogą być w niektórych przypadkach dość poważne, powiedział Dieter Egli, genetyk z Columbia University i autor badania. Niektóre komórki były tak zdezorientowane zmianami, że po prostu zrezygnowały z prób ich naprawy, wyrzucając całe chromosomy, jednostki, w które pakowane jest ludzkie DNA, powiedział dr Egli.

„Często jesteśmy przyzwyczajeni do słuchania o artykułach, w których Crispr odnosi duży sukces” – powiedziała Nicole Kaplan, genetyk z New York University, która nie była zaangażowana w badanie. „Ale z ilością mocy, jaką posiadamy” dzięki temu narzędziu, dr Kaplan powiedział, kluczowe jest „zrozumienie konsekwencji, których nie zamierzaliśmy”.

Crispr-Cas9, podobne do nożyc narzędzie chemiczne, które może precyzyjnie wycinać i dostosowywać fragmenty materiału genetycznego, takiego jak ludzkie DNA, wzbudziło międzynarodowe kontrowersje w 2018 roku, kiedy chiński naukowiec He Jiankui wykorzystał tę technologię, aby urodzić pierwsze na świecie niemowlęta poddane edycji genetycznej. Eksperyment został powszechnie potępiony jako nieodpowiedzialny i niebezpieczny — w dużej mierze dlatego, że wiele sposobów, w jakie Crispr-Cas9 może wpływać na komórki, pozostaje słabo poznanych. Dr został uznany za winnego prowadzenia nielegalnych praktyk medycznych w Chinach i skazany na trzy lata więzienia.

Wyniki nowego artykułu dodatkowo podkreślają, że „naprawdę za wcześnie na stosowanie Crispr w genetyce rozrodu” – powiedziała Nita Farahany, bioetyk z Duke University, która nie była zaangażowana w badanie.

Zabiegi Crispr-Cas9 zostały już podane bezpośrednio ludziom w celu leczenia stanów takich jak ślepota – potencjalne lekarstwo, które wpływa na tego pacjenta i tylko na tego pacjenta. Jednak modyfikacje plemników, komórek jajowych i embrionów można przekazać przyszłym pokoleniom, podnosząc stawkę za wszelkie błędy popełnione po drodze.

Chociaż naukowcy majstrują przy genomach od dziesięcioleci, Crispr-Cas9 może przeprowadzić precyzyjny rodzaj chirurgii genetycznej, którego inne narzędzia nie mogą.

Naukowcy mogą użyć Crispr-Cas9 do zlokalizowania określonego regionu genomu i przecięcia go na pół. Wyczuwając kłopoty, komórka śpieszy się, by wyleczyć swoją genetyczną ranę, czasami używając podobnie wyglądającego odcinka pobliskiego, nienaruszonego DNA jako szablonu, gdy z powrotem zszywa kawałki. Daje to naukowcom możliwość połączenia własnego szablonu, w nadziei, że komórka wprowadzi zamierzoną zmianę.

W 2017 roku zespół naukowców kierowany przez Shoukhrata Mitalipova, genetyka z Oregon Health and Science University w Portland, poinformował, że ludzkie embriony niosące mutację mogą zostać nakłonione do tego procesu bez syntetycznego szablonu. Naukowcy stworzyli embriony ze zjednoczenia dwóch komórek: plemnika z mutacją, która może utrudnić sercu pompowanie krwi, oraz komórki jajowej ze zdrową wersją genu. Dr Mitalipov i jego zespół użyli Crispr-Cas9 do wycięcia uszkodzonej kopii genu, aby sprawdzić, czy nienaruszona wersja pokieruje jego naprawą. Poinformowali, że eksperyment zakończył się sukcesem i opublikowali go w czasopiśmie Nature.

„W zasadzie może to być sposób na skorygowanie mutacji w ludzkim embrionie”, który ma tylko jedną uszkodzoną kopię genu, powiedział dr Egli.

Ale nowe odkrycia mogą poddawać w wątpliwość prace z 2017 roku, dodał dr Egli.

Naukowcy z badania Cell skupili się na innej mutacji — takiej, która powoduje dziedziczną ślepotę i wpływa na inną część genomu — ale przyjęli podobną konfigurację. Używając od dawców nasienia zawierającego mutację w genie zwanym EYS, zapłodnili jajeczka, które miały normalne kopie EYS, a następnie wysłali Crispr-Cas9, aby usunąć mutację.

Kilka komórek zdołało zszyć fragmenty DNA pocięte przez Crispr z kilkoma drobnymi zmianami, powiedział dr Egli.

Ale około połowa embrionów wydawała się niezdolna do radzenia sobie z traumą zerwania. Uszkodzenia genetyczne nie zagoiły się, ostatecznie zmuszając komórki do oderwania i odrzucenia na bok dużych fragmentów chromosomu, w których znajdował się zmutowany EY. W niektórych komórkach zniknął cały chromosom.

„To nie jest korekta”, powiedział dr Egli. „To zupełnie inny wynik”.

Instead of gently goading the cell into editing the genetic “text” at which it was targeted, the Crispr machinery gouged irreparable gaps in cells’ DNA, said Maria Jasin, a geneticist at Memorial Sloan Kettering Cancer Center and another author of the study. The negative consequences of this, she added, were disproportionately disastrous. “They were talking about trying to repair one gene, and you have a substantial fraction of the genome being changed,” Dr. Jasin said.

Dr. Egli and Dr. Jasin said that this probably happened in Dr. Mitalipov’s 2017 paper as well, but it went unnoticed. After Dr. Mitalipov’s team carried out their Crispr-Cas9 treatment, they could no longer detect the mutation in embryos. But Dr. Egli and Dr. Jasin noted that, technically, dumping or destroying a huge segment of a chromosome would have wiped out evidence of the mutation as well. Dr. Mitalipov and his team, they said, might have mistaken a deletion for an edit.

Dr. Mitalipov disagreed with this interpretation, and he said the new paper’s conclusions were not fully backed up by the necessary data. “They don’t have evidence to show these are deletions,” he said. Far more complex experiments, he said, would be needed to conclusively distinguish a “corrected” chromosome from an absent one.

Dr. Kaplan, of New York University, said she found the new paper’s findings convincing. And she, like all of the other experts who spoke with The New York Times, echoed a crucial sentiment: that Crispr-editing embryos in the clinic must remain a far-off reality, if it is ever approved at all.

“At this point, it’s too dangerous,” Dr. Jasin said. “We’re just not sure which way things are going to go.”

The U.S. government does not permit the use of federal funds to conduct research on human embryos. Dr. Egli’s team sought private funding from the New York Stem Cell Foundation and the Russell Berrie Foundation Program in cellular therapies to run its experiments.

Other Crispr-based technologies exist that could circumvent several of the issues the team identified. For example, some researchers have developed techniques that allow them to make less drastic cuts to the genome and tinker with just one genetic letter at a time.

Given his team’s findings, Dr. Egli also floated the idea that the blunter version of Crispr-Cas9 could someday be deployed as a sort of molecular bomb: shredding and eliminating unwanted, extra chromosomes when they appear in embryos.

Dr. Farahany, of Duke University, urged caution. The new study, she said, only builds upon the notion that scientists will need to walk, not run, in developing Crispr tools for reproductive medicine.

“We have a long way to go,” Dr. Farahany said. “Until we can figure out what the off-target effects are, and how we can control for them,” embryo editing of any kind “would be deeply unethical.”


Fate mapping the embryo

By the late 1800s, the cell had been conclusively demonstrated to be the basis for anatomy and physiology. Embryologists, too, began to base their field on the cell. One of the most important programs of descriptive embryology became the tracing of cell lineages: following individual cells to see what they become. In many organisms, this fine a resolution is not possible, but one can label groups of cells to see what that powierzchnia of the embryo will become. By bringing such studies together, one can construct a fate map. These diagrams “map” the larval or adult structure onto the region of the embryo from which it arose. Fate maps are the bases for experimental embryology, since they provide researchers with information on which portions of the embryo normally become which larval or adult structures. Fate maps of some embryos at the early gastrula stage are shown in Figure 1.6. Fate maps have been generated in several ways.

Figure 1.6

Fate maps of different vertebrate classes at the early gastrula stage. All views are dorsal surface views (looking 𠇍own” on the embryo at what will be its back). Despite the different appearances of these adult animals, their fate maps (more. )

Observing living embryos

In certain invertebrates, the embryos are transparent, have relatively few cells, and the daughter cells remain close to one another. In such cases, it is actually possible to look through the microscope and trace the descendants of a particular cell into the organs they generate. This type of study was performed about a century ago by Edwin G. Conklin. In one of these studies, he took eggs of the tunicate Styela partita, a sea squirt that resides in the waters off the coast of Massachusetts, and he patiently followed the fates of each cell in the embryo until they differentiated into particular structures (Figure 1.7 Conklin 1905). He was helped in this endeavor by the peculiarity of the Styela egg, wherein the different cells contain different pigments. For example, the muscle-forming cells always had a yellow color. Conklin's fate map was confirmed by cell removal experiments. Removal of the B4.1 cell (which should produce all the tail musculature), for example, resulted in the absence of tail muscles (Reverberi and Minganti 1946).

Rysunek 1.7

Fate map of the tunicate embryo. (A) The 1-cell embryo (left), shown shortly before the first cell division, with the fate of the cytoplasmic regions indicated. The 8-cell embryo on the right shows these regions after three cell divisions. (B) A linear (more. )

WEBSITE

1.2 Conklin's art and science. The plates from Conklin's remarkable 1905 paper are online. Looking at them, one can see the precision of his observations and how he constructed his fate map of the tunicate embryo. http://www.devbio.com/chap01/link0102.shtml

VADE MECUM

The compound microscope. The compound microscope has been the critical tool of developmental anatomists. Mastery of microscopic techniques allows one to enter an entire world of form and pattern. [Click on Microscope]

Vital dye marking

Most embryos are not so accommodating as to have cells of different colors. Nor do all embryos have as few cells as tunicates. In the early years of the twentieth century, Vogt (1929) traced the fates of different areas of amphibian eggs by applying vital dyes to the region of interest. Vital dyes will stain cells but not kill them. He mixed the dye with agar and spread the agar on a microscope slide to dry. The ends of the dyed agar would be very thin. He cut chips from these ends and placed them onto a frog embryo. After the dye stained the cells, the agar chip was removed, and cell movements within the embryo could be followed (Figure 1.8).

Figure 1.8

Vital dye staining of amphibian embryos. (A) Vogt's method for marking specific cells of the embryonic surface with vital dyes. (B𠄽) Dorsal surface views of stain on successively later embryos. (E) Newt embryo dissected in a medial sagittal section (more. )

Radioactive labeling and fluorescent dyes

A variant of the dye marking technique is to make one area of the embryo radioactive. To do this, a donor embryo is usually grown in a solution containing radioactive thymidine. This base will be incorporated into the DNA of the dividing embryo. A second embryo (the host embryo) is grown under normal conditions. The region of interest is cut out from the host embryo and replaced by a radioactive graft from the donor embryo. After some time, the host embryo is sectioned for microscopy. The cells that are radioactive will be the descendants of the cells of the graft, and can be distinguished by autoradiografia. Fixed microscope slides containing the sectioned tissues are dipped into photographic emulsion. The high-energy electrons from the radioactive thymidine will reduce the silver ions in the emulsion (just as light would). The result is a cluster of dark silver grains directly above the radioactive region. In this manner, the fates of different regions of the chick embryo have been determined (Rosenquist 1966).

One of the problems with vital dyes and radioactive labels is that they become diluted at each cell division. One way around this problem was the creation of fluorescent dyes that were extremely powerful and could be injected into individual cells. Fluorescein-conjugated dextran, for example, could be injected into a single cell of an early embryo. The descendants of that cell could then be seen by examining the embryo under ultraviolet light (Figure 1.9). More recently, diI, a powerfully fluorescent molecule that becomes incorporated into lipid membranes, has also been used to follow the fates of cells and their progeny.

Figure 1.9

Fate mapping using a fluorescent dye. (A) Specific cells of a zebrafish embryo were injected with a fluorescent dye that will not diffuse from the cells. The dye was then activated by laser in a small region (about five cells) of the late cleavage stage (more. )

Genetic marking

The problems with radioactive and vital dye marking include their dilution over many cell divisions and the laborious preparation of the slides. One permanent way of marking cells is to create mosaic embryos having different genetic constitutions. One of the best examples of this technique is the construction of chimeric embryos, consisting, for example, of a graft of quail cells inside a chick embryo. Chick and quail develop in a very similar manner (especially during early embryonic development), and a graft of quail cells will become integrated into a chick embryo and participate in the construction of the various organs. The substitution of quail cells for chick cells can be performed on an embryo while it is still inside the egg, and the chick that hatches will have quail cells in particular sites, depending upon where the graft was placed. The quail cells differ from the chick's in two important ways. First, the quail heterochromatin in the nucleus is concentrated around the nucleoli, making the quail nucleus easily distinguishable from chick nuclei. Second, there are cell-specific antigens that are quail-specific and can be used to find individual quail cells, even if they are in a large population of chick cells. In this way, fine-structure maps of the chick brain and skeletal system can be made (Figure 1.10 Le Douarin 1969 Le Douarin and Teillet 1973).

Figure 1.10

Genetic markers as cell lineage tracers. (A) Grafting experiment wherein the cells from a particular region of a 1-day quail embryo have been placed into a similar region of a 1-day chick embryo. (B) After several days, the quail cells can be seen by (more. )

VADE MECUM

Histotechniques. Most cells must be stained in order to see them different dyes stain different types of molecules. Instructions on staining cells to observe particular structures (such as the nucleus) are given here. [Click on Histotechniques]


Chinese scientists genetically modify human embryos

Rumours of germline modification prove true — and look set to reignite an ethical debate.

In a world first, Chinese scientists have reported editing the genomes of human embryos. The results are published 1 in the online journal Protein & Cell and confirm widespread rumours that such experiments had been conducted — rumours that sparked a high-profile debate last month 2,3 about the ethical implications of such work.

In the paper, researchers led by Junjiu Huang, a gene-function researcher at Sun Yat-sen University in Guangzhou, tried to head off such concerns by using 'non-viable' embryos, which cannot result in a live birth, that were obtained from local fertility clinics. The team attempted to modify the gene responsible for β-thalassaemia, a potentially fatal blood disorder, using a gene-editing technique known as CRISPR/Cas9. The researchers say that their results reveal serious obstacles to using the method in medical applications.

"I believe this is the first report of CRISPR/Cas9 applied to human pre-implantation embryos and as such the study is a landmark, as well as a cautionary tale," says George Daley, a stem-cell biologist at Harvard Medical School in Boston, Massachusetts. "Their study should be a stern warning to any practitioner who thinks the technology is ready for testing to eradicate disease genes."

Some say that gene editing in embryos could have a bright future because it could eradicate devastating genetic diseases before a baby is born. Others say that such work crosses an ethical line: researchers warned in Nature 2 in March that because the genetic changes to embryos, known as germline modification, are heritable, they could have an unpredictable effect on future generations. Researchers have also expressed concerns that any gene-editing research on human embryos could be a slippery slope towards unsafe or unethical uses of the technique.

The paper by Huang's team looks set to reignite the debate on human-embryo editing — and there are reports that other groups in China are also experimenting on human embryos.

The technique used by Huang’s team involves injecting embryos with the enzyme complex CRISPR/Cas9, which binds and splices DNA at specific locations. The complex can be programmed to target a problematic gene, which is then replaced or repaired by another molecule introduced at the same time. The system is well studied in human adult cells and in animal embryos. But there had been no published reports of its use in human embryos.

Huang and his colleagues set out to see if the procedure could replace a gene in a single-cell fertilized human embryo in principle, all cells produced as the embryo developed would then have the repaired gene. The embryos they obtained from the fertility clinics had been created for use in in vitro fertilization but had an extra set of chromosomes, following fertilization by two sperm. This prevents the embryos from resulting in a live birth, though they do undergo the first stages of development.

Huang’s group studied the ability of the CRISPR/Cas9 system to edit the gene called HBB, which encodes the human β-globin protein. Mutations in the gene are responsible for β-thalassaemia.

The team injected 86 embryos and then waited 48 hours, enough time for the CRISPR/Cas9 system and the molecules that replace the missing DNA to act — and for the embryos to grow to about eight cells each. Of the 71 embryos that survived, 54 were genetically tested. This revealed that just 28 were successfully spliced, and that only a fraction of those contained the replacement genetic material. “If you want to do it in normal embryos, you need to be close to 100%,” Huang says. “That’s why we stopped. We still think it’s too immature.”

His team also found a surprising number of ‘off-target’ mutations assumed to be introduced by the CRISPR/Cas9 complex acting on other parts of the genome. This effect is one of the main safety concerns surrounding germline gene editing because these unintended mutations could be harmful. The rates of such mutations were much higher than those observed in gene-editing studies of mouse embryos or human adult cells. And Huang notes that his team likely only detected a subset of the unintended mutations because their study looked only at a portion of the genome, known as the exome. “If we did the whole genome sequence, we would get many more,” he says.

Huang says that the paper was rejected by Natura oraz Nauki ścisłe, in part because of ethical objections both journals declined to comment on the claim. (Natura’s news team is editorially independent of its research editorial team.)

He adds that critics of the paper have noted that the low efficiencies and high number of off-target mutations could be specific to the abnormal embryos used in the study. Huang acknowledges the critique, but because there are no examples of gene editing in normal embryos he says that there is no way to know if the technique operates differently in them.

Still, he maintains that the embryos allow for a more meaningful model — and one closer to a normal human embryo — than an animal model or one using adult human cells. “We wanted to show our data to the world so people know what really happened with this model, rather than just talking about what would happen without data,” he says.

But Edward Lanphier, one of the scientists who sounded the warning in Natura last month, says: "It underlines what we said before: we need to pause this research and make sure we have a broad based discussion about which direction we’re going here." Lanphier is president of Sangamo BioSciences in Richmond, California, which applies gene-editing techniques to adult human cells.

Huang now plans to work out how to decrease the number of off-target mutations using adult human cells or animal models. He is considering different strategies — tweaking the enzymes to guide them more precisely to the desired spot, introducing the enzymes in a different format that could help to regulate their lifespans and thus allow them to be shut down before mutations accumulate, or varying the concentrations of the introduced enzymes and repair molecules. He says that using other gene-editing techniques might also help. CRISPR/Cas9 is relatively efficient and easy to use, but another system called TALEN is known to cause fewer unintended mutations.

The debate over human embryo editing is sure to continue for some time, however. CRISPR/Cas9 is known for its ease of use and Lanphier fears that more scientists will now start to work towards improving on Huang's paper. “The ubiquitous access to and simplicity of creating CRISPRs," he says, "creates opportunities for scientists in any part of the world to do any kind of experiments they want.”

A Chinese source familiar with developments in the field said that at least four groups in China are pursuing gene editing in human embryos.


4. Risk Factors Related to the Neonatal and the Period Thereafter

Whether factors related to the surrogate pregnancy find their way towards affecting the neonatal and the period following is a subject under investigation. Many studies propose that ART offsprings𠅊nd that extends to surrogacy cases𠅊re prone to cardiovascular diseases, presenting with higher systolic and diastolic blood pressure, obesity resulting from insulin resistance and the impaired glucose metabolism, and thyroid dysfunction with high levels of thyroid-stimulating hormone (TSH) [22]. On the other hand, there are reports indicating that IVF techniques may not extend to burdened perinatal and neonatal complications. The study by Chian et al. 2008 examined 200 infants deriving from three different centers in Canada, born from vitrified oocytes, and concluded that vitrification had no effect on fetus and baby [44].

As mentioned above, the practice of multiple embryos included in the ET may result in multiple gestations often encountered in surrogacy cycles. These may result in preterm labour and delivery, in comparison to singleton [2, 5, 39]. Consequently, babies present with low birth weight or they fail to sustain perhaps even due to prematurity alone or accompanied by a deformity or abnormality [1]. Furthermore, newborns of multiple gestations may present with speech delays and developmental handicaps [5], as well as cerebral palsy [1]. What is more, prematurity, directly related to multiple gestations, contributes to congenital malformations and increased rates of caesarean sections, in comparison to singleton [39]. In contrast to the above, a follow-up on babies born through multiple or singleton IVF surrogacy showed that motor delays cease at the second year of their life [5]. On the other hand, singleton IVF-children present with no further physical anomalies, taking into consideration that defect embryos often fail to implant. This is in contrast to multiple gestations, which appear to be associated with low-birthweight infants and/or with minor heart and lung defects [45]. Multiple gestations associated with complications in surrogate pregnancies may be avoided by opting for eSET as discussed above and managed employing the practice of selective feticide. This, especially in complex cases, may entail a therapeutic nature by creating safer conditions for the surrogate's health as well for the infant to be. However, it is best to avoid reaching the point when it becomes a necessity and selective feticide becomes an option. The complications associated with its practice are numerous. Neurodevelopmental impairment, including cognitive, motor, and behavioral aspects, has been detected in 6.8% of the reported cases following selective feticide, while this finding appears to be more frequent in comparison to the general population [46].

The solution to challenges originating from multiple gestations is for the IVF set-up to promote further the practice of elective single embryo transfer to avoid multiple gestations and the considerable risks associated with them [7, 36]. The Ethics Committee of the American Society for Reproduction (ASRM) underlies the need for the gestational surrogate to be protected, by inclusively informing her regarding all the possible risks multiple pregnancies entail. On that concept, it becomes apparent that the final decision regarding the number of embryos to be transferred should be the surrogate's [14].

Nutrition of the surrogate is an important factor that could pose a risk. Insufficient nutrition during pregnancy plays an important role to the child's or even to the adult's health, as it may be responsible for the development of cardiovascular diseases, allergies, hypertension, diabetes, or either schizophrenia [42]. This is also confirmed by the Barker hypothesis, according to which the appearance of metabolic syndromes in adulthood may be attributed to the mother's malnutrition during pregnancy [18]. To extend this to the IVF environment, it has been shown that there is clear association between protein deficiency in embryo culture media and the child' birth weight [18, 19]. Information involving nutrition of the surrogate is scarce and difficult to control or record especially in reflection to perinatal data. Therefore, especially in light of the lack of knowledge, it is imperative to evaluate the mode and strength of the association between nutrition of the surrogate and respective implications on the children.

Stress levels of the surrogate during gestation could play a detrimental role. This exhaustive search did not identify studies reporting on whether maternal stress levels are higher during a surrogate pregnancy in comparison to nonsurrogate pregnancy. This fact may highlight a deficit in the literature. General population studies show a clear association between maternal stress and low birth weight or prematurity [42]. Neonatal studies on infants from highly anxious mothers recorded persistent crying during the first seven months of life and neonates characterized by irritability, irregular biological functions, and gripes. Later at the age of nine, these children were classified as overactive and poor sleepers [42, 43]. Prenatal maternal stress plays an important role to the infants' behavior, as studies observed that infants were categorized as antisocial and with low frustration threshold [43]. Ward's study evidenced a correlation between the development of childhood psychopathology and various prenatal conditions, such as maternal chronic or prenatal stress and anxiety, maternal acceptance of pregnancy, and some excessive physical reactions to pregnancy like vomiting [47]. Psychiatric observations showed that maternal stress during pregnancy plays a pivotal role to the appearance of Attention Deficit Hyperactivity Disorder (ADHD), schizophrenia, and depression. Characteristically, depressive adults have high levels of blood cortisol and CRH hormones [42].

Children born through gestational surrogacy are legally protected, through the anonymity of the donor and surrogate's data. However, the child has the right to be informed in a specific manner on the way that he/she was born and be informed of his/her origins in general [48]. Many studies record a positive child's reaction when information is released regarding the surrogacy, either traditional or gestational [49].

The science of prenatal and perinatal psychology reveals that every stimulus recorded to the child's consciousness significantly determines its behavior as an adult, both physical health and mental balance. Moreover, it defines the relationships that the child forms throughout life. In addition to that, many clinical studies assume that the embryo's conscience is formed during the intrauterine period and that the perception and the feelings of the surrogate during gestation may affect infant development majorly. Medical evidence supports the fact that various neurohormones are transferred from mother to fetus during pregnancy. These are pivotal for fetal brain development, normal neural system's function, and the future child's self-confidence and intelligence [43]. Good communication and feelings of acceptance act catalytically on the communication between mother and fetus and consequently contribute to important developmental aspects extending even to the child's speech ability [3].

It may be that trigger points regarding the psychological status of an expectant mother are the same between surrogates and nonsurrogates. If that can be safely hypothesized, then negative factors such as prenatal maternal stress, perceptions, and feelings will be expected to equally affect both groups at the same extent. However, is it equally safe to assume that such issues and detrimental effects will burden the infants of a surrogate pregnancy further? Additional studies are required to enrich our knowledge on such important issues on surrogacy. Could it be that a surrogate pregnancy, even though it is a product of consent and informed decision of the surrogate, may differ with respect to the feelings involved regarding a natural occurring desired pregnancy?

With respect to the psychological effect on the children born through surrogacy there are conflicting reports. Children born from a surrogate mother do not differ in their behavior [2, 3]. These offspring, at the age of two, seem to have no difficulties in their social integration and their cognitive and emotional development. Later, at the ages of three, seven, and ten, their psychological prosperity was found to be at the same levels as the other peer-to-peer children [3].

Another study examined the impact of surrogacy—genetically linked or not—on the children's psychological wellbeing during the first three years of their life, as well as during the preschool period at the age of seven. The results assessed family processes, such as warmth, communication among members, and conflict. The study concluded that, at ages of one, two, and three, children were overall unaware of the way they were born and family relationship appeared to be warmer and more enjoyable, in comparison to family processes regarding naturally conceived children. Later, at the age of seven, children presented a more positive relationship with their mothers, in contrast to natural conception families. The study reported that family structure, for instance, male same-sex or lesbian families, seems not to influence the children's psyche, as a positive quality of family relationship was evident [49]. In addition to this, a systematic review comparing children born through gestational surrogacy and those born employing fresh IVF showed that there was not any psychological differentiation up to the age of ten years [1]. On the other hand, progress data from undesirable pregnancies shows that seven-month-old babies presented with persistent crying and irregular biological functions. Following up on these children at the age of nine showed that they presented with aggressive behavior, while their attention was easily disrupted [43]. To conclude, it may be worth exploring the possibility that the person who takes care of the child throughout life may exert epigenetic influences on it [1].


Mitochondrial DNA levels as a marker of embryo viability in IVF

Helsinki, 4 July 2016: Despite the claims and counter-claims for new embryo assessment techniques introduced over the past two decades, the search for the holy grail of assisted reproduction - the key to the embryo destined to implant - continues. Genetic screening techniques so far have relied largely on the assessment of one component of the embryo's genetic constitution, the number of chromosomes in its cells. Studies dating back 20 years have shown beyond doubt that chromosomal abnormality is common in preimplantation embryos, and becomes even more common with increasing age. Chromosomal anomalies - or aneuploidy - are universally accepted as the main reason for miscarriage and the main cause of implantation failure

Methods that allow the screening of IVF embryos for aneuploidy are increasingly used during fertility treatments, helping doctors ensure that the embryos transferred have the correct number of chromosomes. However, even when a chromosomally normal embryo is transferred about one-third fail to produce a pregnancy.

Now, a new approach to embryo assessment described at this year's Annual Meeting of ESHRE may be able to shed light on why so many apparently healthy embryos are not viable. The approach is based on the quantification of mitochondrial DNA found in the outermost layer of cells in a five-day old embryo. The combination of chromosome analysis and mitochondrial assessment may now represent the most accurate and predictive measure of embryo viability with great potential for improving IVF outcome.

Following the presentation of these important results here in Helsinki, first author Dr Epida Fragouli from Reprogenetics UK and the University of Oxford's Nuffield Department of Obstetrics and Gynaecology in Oxford, UK, said the study "demonstrates that mitochondrial DNA levels are highly predictive of an embryo's implantation potential". Even embryos which are chromosomally normal and have a good morphological appearance under the microscope, she added, have virtually no ability to produce a baby if they have unusually high levels of mitochondrial DNA.

The evidence for mitochondrial DNA as an accurate marker of embryo viability came in a prospective study of 280 blastocysts (embryos cultured for five or six days) and tested to be chromosomally normal. The study was the first ever evaluation of the predictive power of mitochondrial DNA quantification with a prospective, blinded, non-selection design. This meant that the mitochondrial DNA levels of the blastocysts were not known at the time of transfer, so study results relied solely on a comparison of IVF outcome and mitochondrial DNA level, and were not subject to any bias.

For further information on the details of this press release, contact:
Christine Bauquis at ESHRE
Mobile: +32 (0)499 25 80 46
Email: [email protected]

Zastrzeżenie: AAAS i EurekAlert! nie ponosimy odpowiedzialności za dokładność informacji publikowanych w serwisie EurekAlert! przez współpracujące instytucje lub do wykorzystania jakichkolwiek informacji za pośrednictwem systemu EurekAlert.


Obejrzyj wideo: Cell To Embryo (Lipiec 2022).


Uwagi:

  1. Rourke

    Myślę, że popełniam błędy. Proponuję omówić to. Napisz do mnie na PW, mów.



Napisać wiadomość