Nya upptäckter om hur en människa blir till
Ett internationellt forskarlag lett från Karolinska Institutet har för första gången kartlagt alla de gener som aktiveras under de första dagarna efter befruktningen av ett mänskligt ägg. Studien, som publiceras i tidskriften Nature Communications, ger en fördjupad förståelse för den embryonala utvecklingen hos människa – och forskarna hoppas att resultaten på sikt ska kunna leda till behandling mot bland annat infertilitet.
En individs liv börjar med en enda befruktad äggcell. En dag efter befruktning är det två celler, efter två dagar fyra, efter tre dagar åtta och så vidare, ända tills födseln då det finns miljarder med celler. I vilken ordning våra gener aktiveras efter befruktning har hittills varit ett obesvarat mysterium.
Det finns totalt cirka 23 000 mänskliga gener. I den aktuella studien visar forskarna att 32 av dessa gener är påslagna två dagar efter befruktning och att det vid dag tre finns 129 aktiverade gener. Sju av de gener som forskarna hittade och beskrev var tidigare helt okända.
– De här generna är startnyckeln som behövs för att sätta igång utvecklingen från ägg till människa, det är som att kasta en sten i vattnet och se ringarna sprida sig på ytan, säger forskningsledaren Juha Kere som är professor vid institutionen för biovetenskaper och näringslära vid Karolinska Institutet samt anknuten till SciLifeLab.
Forskarna var tvungna att uppfinna nya sätt att analysera resultaten på för att kunna hitta de nya generna. De flesta gener kodar för proteiner men det finns ett antal upprepade DNA-sekvenser som ofta anses vara så kallat skräp-DNA men som faktiskt kan reglera när och hur gener uttrycks.
Behandling av infertilitet
I den aktuella studien visar forskarna att de nyupptäckta generna interagerar med skräp-DNA:t och att detta är nödvändigt för att utvecklingen ska sätta igång.
– Våra resultat sprider nytt ljus över hur den tidigaste utvecklingsfasen hos ett mänskligt embryo regleras. Vi har identifierat nya faktorer som kanske skulle kunna användas vid omprogrammering av celler till så kallade pluripotenta stamceller, vilket potentiellt kan leda till behandlingar för ett antal sjukdomar. Resultaten kan på sikt även leda till behandling av infertilitet, säger Outi Hovatta, professor vid institutionen för klinisk vetenskap, intervention och teknik vid Karolinska Institutet och en av forskarna bakom det nu publicerade arbetet.
Studien var ett samarbete mellan tre forskningsgrupper från Sverige och Schweiz som var och en bidrog med en unik uppsättning kompetens och expertis. Forskningen stöddes av Karolinska Institutets Distinguished Professor Award, Vetenskapsrådet, det strategiska forskningsprogrammet i diabetes vid Karolinska Institutet, Stockholms läns landsting, Jane och Aatos Erkkos stiftelse, Instrumentarium Science Foundation, Åke Wiberg stiftelsen och Magnus Bergvall stiftelsen. Databearbetningen utfördes på utrustning tillhandahållen av SNIC genom Uppsala Multidisciplinary Center for Advanced Computational Science (UPPMAX).
Text: Jenny Tollet
Publikation
Novel PRD-like homeodomain transcription factors and retrotransposon elements in early human development
Virpi Töhönen, Shintaro Katayama, Liselotte Vesterlund, Eeva-Mari Jouhilahti, Mona Sheikhi, Elo Madissoon, Giuditta Filippini-Cattaneo, Marisa Jaconi, Anna Johnsson, Thomas R. Bürglin, Sten Linnarsson, Outi Hovatta & Juha Kere
Nature Communications, online 11 September 2015, doi: 10.1038/NCOMMS9207