Gen Diaktifkan dalam Embrio Manusia Sejak Awal

Temuan bahwa beberapa gen aktif sejak awal menantang pandangan buku teks bahwa gen tidak menjadi aktif dalam embrio manusia sampai mereka terdiri dari empat hingga delapan sel, dua atau tiga hari setelah pembuahan.

Aktivitas yang baru ditemukan dimulai pada tahap satu sel – jauh lebih cepat dari yang diperkirakan sebelumnya – menjanjikan untuk mengubah cara kita berpikir tentang asal-usul perkembangan kita.

Gambar: cdn1-production-images-kly.akamaized.net

 

Penelitian yang diterbitkan baru-baru ini dalam jurnal Cell Stem Cell , dipimpin oleh Profesor Tony Perry di University of Bath, Dr. Giles Yeo di University of Cambridge, dan Dr. Matthew VerMilyea di Ovation Fertility, AS.

Menggunakan metode yang disebut RNA -sequencing, tim menerapkan analisis presisi pada telur manusia individu dan embrio satu sel untuk membuat inventarisasi rinci produk-produk dari aktivitas gen, yang disebut transkrip RNA. Ini mengungkapkan bahwa ratusan gen terbangun dalam embrio satu sel manusia. Karena aktivitas gen mulai kecil, teknik sebelumnya tidak cukup sensitif untuk mendeteksinya. Tetapi pengurutan RNA canggih yang digunakan dalam penelitian ini mampu mengungkapkan bahkan perubahan kecil.

“Ini adalah tampilan bagus pertama pada awal proses biologis yang kita semua lalui – transit melalui tahap embrio satu sel,” kata Profesor Perry, dari Departemen Biologi dan Biokimia di Bath. “Tanpa kebangkitan genom, pengembangan gagal, jadi ini adalah langkah mendasar.”

Tim menemukan bahwa banyak gen yang diaktifkan dalam embrio satu sel tetap aktif sampai tahap sel empat hingga delapan, di mana mereka dimatikan.

“Sepertinya ada semacam pergeseran genetik pada embrio awal: pergeseran pertama dimulai segera setelah pembuahan, pada embrio satu sel, dan pergeseran kedua mengambil alih pada tahap delapan sel,” kata Profesor Perry.

Apa yang dikatakan kebangkitan genom manusia kepada kita

Pada saat pembuahan manusia, genom sperma dan sel telur – kumpulan semua gen mereka – tidak aktif: sperma dan sel telur bergantung pada transkrip yang dihasilkan ketika mereka sedang dibentuk untuk instruksi yang mengatur karakteristik mereka.

Transkrip memberikan instruksi penting di semua sel, dan sel embrio tidak terkecuali. Ini berarti bahwa genom orang tua (sperma dan telur) penting untuk dibangunkan dalam embrio baru. Tapi kapan dan bagaimana ini bisa terjadi?

Memahami proses kebangkitan genom itu penting: ini adalah bagian kunci dari teka-teki perkembangan yang menjanjikan pemahaman yang lebih baik tentang penyakit, pewarisan, dan infertilitas. Para ilmuwan menemukan beberapa gen teraktivasi yang mungkin diharapkan berperan dalam embrio awal, tetapi peran lainnya tidak diketahui dan dapat menunjukkan peristiwa embrionik yang belum kita pahami.

Temuan tim juga menyoroti bagaimana gen diaktifkan. “Meskipun pemicu aktivasi diduga berasal dari telur, tidak diketahui bagaimana caranya; sekarang kami tahu gen mana yang terlibat, kami dapat menemukan alamatnya dan menggunakan teknik molekuler untuk mencari tahu,” kata Profesor Perry.

Kaitannya dengan kanker

Hebatnya, kandidat yang mungkin memicu aktivasi gen mencakup faktor-faktor yang biasanya terkait dengan kanker, seperti beberapa onkogen terkenal. Hal ini membuat para peneliti berspekulasi bahwa peran alami dan sehat dari faktor-faktor yang diketahui berperilaku buruk pada kanker, adalah untuk membangkitkan gen dalam embrio satu sel. Jika ini terbukti benar, temuan tim dapat menjelaskan peristiwa yang memicu kanker, memberikan peluang diagnostik dan pencegahan baru.

Temuan ini juga memiliki implikasi klinis untuk pewarisan sifat-sifat yang didapat, seperti obesitas: orang tua yang menambah berat badan tampaknya mewariskan sifat tersebut kepada anak-anak mereka. Tidak diketahui bagaimana sifat-sifat yang diperoleh tersebut ditransmisikan, tetapi mengubah aktivasi gen setelah pembuahan adalah mekanisme yang mungkin.

Seperti yang disarankan Dr Yeo dari Medical Research Council Metabolic Diseases Unit di Cambridge, “Jika benar, kita seharusnya dapat melihat tanda aktivasi gen yang berubah ini pada tahap satu sel.”

Tim juga melihat embrio satu sel yang tidak sehat yang tidak berkembang, dan menemukan bahwa banyak dari gen mereka gagal diaktifkan. Embrio abnormal telah digunakan untuk mengevaluasi metode penyuntingan genom manusia, tetapi temuan baru menunjukkan bahwa mereka mungkin tidak pantas sebagai sistem pengujian yang andal.