當(dāng)胚胎形成時(shí)，它的基因——由受精的精子和卵子捐贈(zèng)——是沉默的。不知何故，在發(fā)育的早期階段，胚胎基因必須被開啟。如果胚胎中沒有這個(gè)至關(guān)重要的“基因開啟”開關(guān)，我們就不會(huì)在這里，然而令人驚訝的是，我們對這個(gè)開關(guān)的樣子知之甚少，也不知道推動(dòng)這個(gè)開關(guān)的“分子手指”是什么。

然而，多虧了今天發(fā)表在《Cell Reports》上的研究，胚胎學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)描述了這個(gè)開關(guān)，并可以揭示推動(dòng)它的手指的身份。這項(xiàng)研究是巴斯大學(xué)、劍橋大學(xué)的生物學(xué)家以及德國和美國同事的合作成果。

研究小組將精子注入卵子的方法與信使RNA (mRNA)測序的最新技術(shù)相結(jié)合，在小鼠身上取得了這一發(fā)現(xiàn)。

mRNA是基因的“中間人”，它從基因中讀取信息，并將其傳遞到細(xì)胞中制造蛋白質(zhì)(生命的基石)的區(qū)域。mRNA在受精前在卵子中產(chǎn)生，在基因組被打開時(shí)也會(huì)在胚胎中產(chǎn)生:研究人員能夠區(qū)分這兩種類型，并描述胚胎“打開”開關(guān)的特征。

他們的方法確定了新胚胎受精后精確時(shí)間內(nèi)的基因活性。研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠胚胎中，這種活動(dòng)在精子注射后4小時(shí)內(nèi)開始，并遵循一個(gè)程序:基因不是隨意打開的，而是按照預(yù)先設(shè)定的順序打開的。

研究小組首次在任何物種的單細(xì)胞胚胎中以預(yù)先設(shè)定的順序確定了基因激活的順序，并表明活性基因的功能符合早期胚胎發(fā)育的特征。

科學(xué)家們之前已經(jīng)在很多情況下研究出了哪些“分子手指”控制哪些基因，正因?yàn)槿绱�，這項(xiàng)新研究的作者們能夠預(yù)測哪些手指在胚胎發(fā)育的開始起作用:一些手指的指紋在胚胎基因上，從而可以確定罪魁禍?zhǔn)椎氖种浮?/p>

在一個(gè)不同尋常的轉(zhuǎn)折中，這項(xiàng)偵探工作表明，許多引發(fā)癌癥的嫌疑人也與癌癥有關(guān)。

巴斯大學(xué)生命科學(xué)系領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的Tony Perry教授說:“許多導(dǎo)致胚胎基因活動(dòng)開始的因素早就被認(rèn)為是主要的致癌基因。很有可能，癌的發(fā)生就是胚胎的發(fā)生�！�

研究小組繼續(xù)進(jìn)行了調(diào)查工作，證明這些可疑的因素(“分子手指”)確實(shí)存在于單細(xì)胞胚胎中，它們是從卵子繼承而來的。當(dāng)他們在受精后使用抑制劑阻止這些因子發(fā)揮作用時(shí)，胚胎幾乎立即停止發(fā)育。

研究人員進(jìn)一步研究了一種分子指——一種叫做c-Myc的癌癥相關(guān)因子。如果c-Myc實(shí)際上負(fù)責(zé)在發(fā)育開始時(shí)開啟基因，研究小組推斷抑制它應(yīng)該可以阻止這種開關(guān)。這正是他們所發(fā)現(xiàn)的:如果沒有c-Myc活性，許多基因就不會(huì)啟動(dòng)，這表明c-Myc確實(shí)是啟動(dòng)胚胎基因的分子手指。

研究小組認(rèn)為，c-Myc和其他因子在卵子中處于休眠狀態(tài)，直到它們自己被受精激活。這項(xiàng)在小鼠身上進(jìn)行的研究與最近發(fā)表的研究結(jié)果重疊，研究人員發(fā)現(xiàn)，人類胚胎中的基因活動(dòng)也始于單細(xì)胞階段。

“在小鼠和人類單細(xì)胞胚胎中，許多基因從一開始就被開啟，”這項(xiàng)研究的主要作者，Maki Asami博士說�！霸谶@兩個(gè)物種中預(yù)測了相同的致癌轉(zhuǎn)錄因子的參與�！�

因此，這項(xiàng)研究的發(fā)現(xiàn)似乎不僅闡明了調(diào)控哺乳動(dòng)物發(fā)育開始的機(jī)制，而且有望為研究引發(fā)癌癥的過程奠定基礎(chǔ)，而在大多數(shù)情況下，這一過程是難以捉摸的，也是未知的。

Perry教授說:“我們的工作為癌癥的早期檢測打開了臨床的新篇章�！�

他補(bǔ)充說，他希望遵循該團(tuán)隊(duì)的探測工作所提供的線索，以便在未來利用胚胎和癌癥之間的相似之處來彌補(bǔ)我們對兩者理解的差距。