Vid befruktningsögonblicket stängs generna i den befruktande spermien och ägget av. För att ett nytt embryo ska utvecklas måste det sättas på – men hur?

Svaret är okänt, vilket verkar anmärkningsvärt för en sådan grundläggande händelse i början av embryonalt liv, och i decennier trodde man att gener i mänskliga embryon var tysta i flera dagar efter befruktningen. De senaste resultaten visar dock att de slås på nästan omedelbart.

Nu när detta är känt har forskare tagit fram den kanske första modellen av hur växeln fungerar för att initiera embryonal utveckling.

Modellen har utvecklats av professor Tony Perry från institutionen för livsvetenskaper vid University of Bath, tillsammans med kollegorna Dr Maki Asami, också på Bath, och Dr Brian Lam och professor Giles Yeo vid University of Cambridge. Deras arbete publiceras i denna månads Trends in Cell Biology .

Modellen antyder att de otaliga händelserna som åtföljer befruktning verkar synergistiskt för att slå på embryogenexpression. För att understryka att bytet sker i början av utvecklingen, lånar stycket från "Under Milk Wood" av Dylan Thomas:"To begin at the beginning."

Professor Perry och kollegor har utökat modellen för att förutsäga något ganska häpnadsväckande:att bytet som startar embryonbildning också kan initiera cancer.

Starten av cancer och embryonalt liv

När cancern diagnostiseras är sjukdomen ofta redan långt framskriden och i vissa fall börjar tiden rinna ut. Vi vet lite om hur många cancerformer som börjar. Det kan vara som att tända det blå beröringspappret från ett fyrverkeri, som är borta för länge sedan när du ser den gnistrande mängden färger. Hur kan vi upptäcka arten av denna säkring, så att vi kan upptäcka den och släcka den så fort den är tänd, innan cancer utvecklas?

Det är här en bättre förståelse av början av embryonalt liv passar in. Generna i ett embryo behöver en växling för att komma igång efter befruktning, som pekpapper vid cancer.

Professor Perry och hans team har tidigare funnit att bytet i embryon involverar gener, kallade onkogener, som spelar nyckelroller i cancer.

Det finns många processer och aktörer involverade i embryoutveckling vars roller vi ännu inte förstår. Vi vet till exempel inte hur startströmbrytaren aktiveras.

"Omkopplaren som aktiverar embryogenuttryck är förmodligen kopplad till förändringar i hur det embryonala genomet är förpackat, kallat epigenetiska förändringar, men vi vet inte vad dessa förändringar är eller hur de kontrolleras", säger professor Perry. Hur kan denna ofullständiga idé om embryon användas för att förstå cancer?

Använda embryon för att förstå ursprunget till cancer

Befruktningsprocessen är förutsägbar, och bildandet av ett nytt embryo (till exempel ett musembryo) kan studeras i alla stadier i en maträtt. Detta är inte fallet för cancer, vars ursprung ännu inte kan studeras i den kontrollerade miljön i ett laboratorium. Genom att studera embryon kan vi identifiera embryonomkopplaren och avslöja hur den aktiveras. Det här kommer att visa oss var vi ska leta för att belysa cancerns ursprung:ljuset på det blå pekpappret.

"Det här tillvägagångssättet är lovande med tanke på att vi för närvarande inte har något sätt att studera de initierande händelserna av cancer", säger professor Perry.

"I molekylära termer vet vi inte ens hur det blå pekpappret ser ut. Att förstå omkopplaren som startar ett nytt embryo ger en experimentell plattform för att avslöja hur säkringen tänds vid cancer."

Tanken är i ett tidigt skede, men den börjar med en modell av hur friska embryon naturligt bildas:att börja från början. Om den är korrekt kommer modellen att öppna ett nytt och exploateringsbart fönster till de processer som initierar cancer långt innan klinisk sjukdom diagnostiseras.

I sinom tid lovar detta att avslöja nya diagnostiska markörer som kan användas för att förutse och förebygga cancer. + Utforska vidare

Gener slås på i det mänskliga embryot från början