Autoreferat. De genetiska processer som följer befruktningen av det mänskliga ägget har länge varit okända. Med hjälp av nya metoder har det nu blivit möjligt att kartlägga alla cellens RNA-molekyler och därigenom kartlägga de gener som aktiveras under den mänskliga utvecklingens första tre dagar.

I en aktuell studie har sekvensering av enskilda celler använts för att identifiera de gener som tros starta utvecklingsprocesserna i det humana embryot. I studien ingick 348 donerade obefruktade ägg, befruktade ägg samt enskilda celler från två- och tredagarsembryon. Med hjälp av molekylära streckkoder och statistiska metoder som korrigerar för de förändringar i cellvolym som sker i embryot vid celldelning har vi fått en ny, mer detaljerad bild av den mänskliga utvecklingens början.

Vad gäller skillnader i genuttryck mellan obefruktade ägg och tvådagarsembryon fann vi att endast 32 av människans totalt ca 20 000 gener var uppreglerade; färre än vad som förväntats utifrån tidigare studier. Mellan dag 2 och 3 kunde vi se en signifikant uppreglering av 129 gener. Dessa 129 gener speglar den huvudsakliga genaktiveringen hos embryot. Flera av de uppreglerade generna visade sig vara transkriptionsfaktorer, alltså proteiner som styr aktiveringen av andra gener. Genom att jämföra promotorerna för samtliga uppreglerade gener kunde vi även identifiera nya DNA-motiv som ofta förekom i promotorn hos dessa uppreglerade gener och som även överlappade med så kallade Alu-element, en specifik typ av retrotransposoner. Till några av dessa nya DNA-motiv kan transkriptionsfaktorer binda och därigenom reglera genuttrycket. Dessa så kallade PRD-lika homeodomänproteiner är ännu så länge relativt okända och uttrycks nästan enbart under tidig utveckling.

Det finns ett stort behov av kunskap om tidig utveckling, bland annat för att bättre kunna behandla ofrivillig barnlöshet. Vi saknar i dagsläget markörer för att kunna avgöra vilka embryon som har potential att utvecklas normalt och implanteras. Identifiering av nyckelfaktorer för embryonal utveckling ger därför viktig information till både klinik och forskning, inom både infertilitetsbehandling och embryonal stamcellsforskning.

Ordförklaringar

  • Promotor: Specifik DNA-sekvens som reglerar aktiviteten hos en gen nedströms.
  • Retrotransposon: Rörliga genetiska DNA-sekvenser i genomet som kan spridas från ett område till ett annat via en retrovirusliknande process. Enligt tidigare teorier »skräp-DNA« utan funktion.
  • Alu-element: Vanlig retrotransposon i det mänskliga genomet. Den finns i cirka 1 miljon kopior i varje cell (genom). Har visat sig kunna påverka genuttryck på flera olika sätt.
  • Transkriptionsfaktor: Protein som binder till specifika DNA-sekvenser i promotorn hos en gen och aktiverar eller nedreglerar transkriptionen av genen i fråga.
  • DNA-motiv: DNA-sekvens som förmedlar aktivitetsreglering av en gen via inbindning av transkriptionsfaktorer.