生命诞生的最初几天，是人体发育过程中最复杂、也最关键的阶段。从一个受精卵不断分裂成多个细胞开始，各种基因便像精密的指挥系统一样，协调着每一步发育进程。
最新研究发现，其中名为 NANOG 的基因扮演着至关重要的角色。如果这一基因失去功能，人类胚胎便无法按照正常轨迹发育，最终难以形成真正的胎儿。
科学界其实早已在小鼠实验中发现，NANOG是维持早期胚胎发育的重要基因。它不仅负责保持细胞的“多能性”，还参与卵黄囊等支持组织的形成。不过，由于小鼠与人类之间仍存在明显差异，研究人员始终无法确定这一规律是否同样适用于人类。
NANOG基因能够产生一种同名蛋白，这是一种被称为转录因子的重要调控蛋白。它就像细胞里的“总调度员”，决定哪些基因需要开启、哪些需要关闭，从而确保各种蛋白质能够在正确的时间、正确的位置被制造出来。
长期以来，由于伦理限制，科学家很难直接在人类胚胎中验证这些假设，因此大多数关于早期发育机制的认识都来自小鼠模型。
如今，由英国剑桥大学发育生物学家凯西·尼亚坎（Kathy Niakan）领导的国际研究团队，首次利用发育正常的人类胚胎，对NANOG进行了直接研究。
为了观察这一基因真正发挥的作用，研究团队选择让它“失效”。
过去，这类实验通常依赖CRISPR/Cas9基因编辑技术，通过切断DNA来敲除目标基因。但这种方法偶尔会产生意外的DNA改变或基因组重排。
此次研究采用了更加精准的**碱基编辑（Base Editing）**技术。这种方法无需切断DNA双链，而是仅修改遗传密码中的一个碱基，就能够精准破坏NANOG基因的正常功能，同时最大限度减少其他基因受到影响。
更重要的是，本次实验所使用的并非过去常见的异常三核受精胚胎，而是真正具有正常发育潜力的人类胚胎。这些胚胎来自辅助生殖和卵子捐赠项目中获得授权捐献的剩余胚胎，所有实验均严格遵守伦理规范，胚胎培养时间也未超过国际普遍认可的14天限制。
研究人员发现，当NANOG失去作用后，原本应该发育成胎儿各种组织的多能性上胚层细胞，无法继续保持干细胞状态，而是大量转变成卵黄囊或胎盘等支持组织细胞。
换句话说，整个胚胎的发育方向出现了严重偏差，几乎把所有资源都投入到“辅助系统”的建设，而真正构成胎儿身体的细胞却无法正常形成，因此胚胎最终无法继续正常发育。
不过，研究也揭示了一个令人意外的结果。
虽然在小鼠体内，NANOG对于卵黄囊形成同样十分重要，但在人类胚胎中，它似乎并不是卵黄囊发育所必需的。这说明，人类和小鼠虽然共享许多基础发育机制，但关键基因的具体作用仍存在明显差异，也再次提醒科学家不能完全依赖动物模型来推断人类发育过程。
对于这项成果，未参与研究的伦敦国王学院干细胞科学家杜斯科·伊利奇（Dusko Ilic）表示，这项工作的最大价值在于帮助科学界理解人类早期发育机制，而不是直接应用于临床。
他指出，这项研究同时展示了碱基编辑作为科研工具的巨大潜力，但目前并不能证明胚胎基因编辑已经足够安全，可以应用于临床治疗。不论是不孕症、胚胎着床失败还是流产等相关疾病研究，都仍处于探索阶段。
另一位发育生物学专家、弗朗西斯·克里克研究所的罗宾·洛弗尔-巴奇（Robin Lovell-Badge）则认为，人类越深入了解胚胎发育最初几天发生的过程，就越有希望改善辅助生殖技术，并帮助减少因流产、不孕和发育异常带来的痛苦，为未来医学发展提供更加坚实的理论基础。
这项研究成果已发表在《自然》（Nature）杂志。
来源：ScienceAlert
作者：Jess Cockerill
