Identyczne bliźnięta nie mają 100% wspólnego DNA

Identyczne bliźnięta powstają z tej samej komórki jajowej i otrzymują ten sam materiał genetyczny od swoich rodziców – ale to nie znaczy, że są genetycznie identyczne w chwili urodzenia.

Dzieje się tak, ponieważ podczas tak zwanej ciąży bliźniaczej, zarodki wychwytują mutacje genetyczne w macicy, gdy ich komórki splatają nowe nici DNA, a następnie dzielą się na coraz więcej komórek. Według nowego badania, pary bliźniaków mają przeciętnie genomy różniące się średnio o 5,2 mutacji, które występują na wczesnym etapie rozwoju.

„Jedną ze szczególnie zaskakujących obserwacji jest to, że u bliźniaków niektóre mutacje są przenoszone przez prawie wszystkie komórki jednego bliźniaka, ale zupełnie nieobecne u drugiego”, Ziyue Gao, profesor genetyki na University of Pennsylvania, który nie była zaangażowana w badania,

Autorzy badania szacują, że w około 15% identycznych par bliźniąt jedno z bliźniaków niesie „znaczną” liczbę mutacji, których drugi nie ma.

„Może to być do około 10 do 15 mutacji” – powiedziała autorka Kari Stefansson, dyrektor generalny deCODE genetics, spółki zależnej firmy biofarmaceutycznej Amgen, która bada ludzki genom. W badaniu nie określono, gdzie w genomie występują te mutacje lub czy pojawiają się one głównie w genach kodujących określone rodzaje białek; to może być obszar przyszłych badań, powiedziała Stefansson.

Do ciąży bliźniaczej dochodzi, gdy pojedyncza zapłodniona komórka jajowa, zwana zygotą, dzieli się i powstają dwa oddzielne zarodki; zwykle dzieje się to od jednego do siedmiu dni po zapłodnieniu, powiedziała Stefansson, chociaż w rzadszych przypadkach bliźniaki mogą wystąpić między 8 a 13 dniem.

Więc gdy jedno z bliźniąt ma wiele mutacji, a druga nie, to możliwe, że rodzeństwo mogło powstać w bardzo wczesnym etapie w rozwoju, a mutacje mogły się pojawić wkrótce po tym jak ich wspólna komórka jajowa została podzielona na dwie odrębne komórki, powiedziała Gao.

Alternatywnie, komórka jajowa mogła się rozszczepić po zgromadzeniu kilkunastu komórek, ale ta grupa komórek nie podzieliła się między nimi równo. Zamiast tego jeden bliźniak (tj. połowa zygoty) mógł złapać grupę komórek, które w większości pochodziły z jednej komórki rodzicielskiej i dlatego były nosicielami wspólnych mutacji, podczas gdy drugi bliźniak otrzymał grupę komórek pozbawionych tych mutacji, powiedziała.

„Niektóre z nich są prawdopodobnie nieistotne… a niektóre z nich mogą prowadzić do chorób” – powiedziała Stefansson. W badaniach bliźniąt, które naukowcy wykorzystują do zbadania, czy genetyka lub czynniki środowiskowe mają większy wpływ na daną cechę, „będziemy musieli wyjaśnić wpływ tych mutacji” – powiedziała.

Nowe badanie, opublikowane 7 stycznia w czasopiśmie Nature Genetics, dało ten wyjątkowy obraz wczesnych etapów rozwoju, ponieważ autorzy wykonali sprytną pracę detektywistyczną przy użyciu DNA trzech pokoleń ludzi.

Wśród tych osób było 387 par identycznych bliźniaków i dwa zestawy trojaczków, a także ich rodzice, małżonkowie i dzieci. (Trojaczki były również monozygotyczne, co oznacza rozszczepienie z tego samego jaja.) Dzięki sekwencjonowaniu całych genomów wszystkich członków rodziny zespół mógł śledzić, które mutacje pojawiły się u których bliźniaków i które z tych mutacji były następnie przekazywane potomstwu bliźniaków .

Jeśli mutacja jest przekazywana przez wiele pokoleń, oznacza to, że jest to mutacja linii zarodkowej – taka, która pojawia się w komórkach jajowych i nasieniu. Autorzy zauważają, że jeśli ta sama mutacja pojawia się również w komórkach somatycznych (niereprodukcyjnych) rodzica, mutacja ta prawdopodobnie pojawiła się podczas wczesnego rozwoju.

Dzieje się tak dlatego, że w ciągu pierwszych kilku tygodni po zapłodnieniu żadna komórka nie stała się jeszcze komórkami zarodkowymi, więc wszystkie komórki mogą dziedziczyć te same mutacje. Po zróżnicowaniu komórek w komórki zarodkowe i somatyczne, nowe mutacje, które pojawiają się w komórkach somatycznych, nie zostaną przekazane dzieciom danej osoby, podczas gdy nowe mutacje w komórkach rozrodczych tak, zgodnie z National Cancer Institute.

Tak więc „jeśli taka mutacja zostanie znaleziona zarówno we krwi bliźniaka, jak i przekazana ich potomstwu, mutacja ta pojawiła się podczas ich wczesnego rozwoju” – powiedziała Gao, kiedy wszystkie komórki były blisko spokrewnione.

Oprócz śledzenia mutacji między pokoleniami, autorzy poszukiwali mutacji, które występowały w grupie bliźniaków, ale nie były obecne jednolicie we wszystkich ich komórkach. To zjawisko, znane jako mozaicyzm, wskazuje, że mutacja nastąpiła po zapłodnieniu komórki jajowej, ale zanim komórka się podzieliła, powiedziała Gao.

Korzystając z obu tych metod, zespół był w stanie określić, które mutacje pojawiły się w tym wąskim oknie wczesnego rozwoju i jak często jeden z bliźniaków miał mutację, a drugi nie. Krótko mówiąc, nie można założyć, że identyczne bliźnięta mają identyczne DNA.

Jednym z ograniczeń badania jest to, że autorzy pobrali DNA z wymazów z policzków i próbek krwi, ale nie pobrali DNA z plemników lub komórek jajowych, powiedziała Gao. Zauważyła, że ​​jeśli zsekwencjonowanych zostanie więcej tkanek, autorzy prawdopodobnie zidentyfikują więcej mutacji embrionalnych i będą w stanie lepiej określić te mutacje na pewnym etapie rozwoju na podstawie ich częstotliwości w różnych tkankach.

Ponadto autorzy zauważyli, że nie wiedzieli, które bliźnięta mają wspólny worek owodniowy, łożysko lub kosmówkę – błonę, z której powstaje płodowej części łożyska. Na podstawie tych informacji mogliby określić, czy współdzielenie tych struktur jest w ogóle związane z liczbą lub czasem mutacji genetycznych we wczesnym rozwoju.

Na razie wnioski z obecnych badań są takie, że naukowcy nie powinni zakładać, że identyczne bliźnięta mają w 100% identyczne DNA; takie założenia mogą prowadzić do przeszacowania wpływu środowiska, podczas gdy w rzeczywistości mutacja genetyczna może być źródłem danej choroby lub cechy – powiedziała Stefansson.

Jednak „takie różnice genomowe między identycznymi bliźniętami są nadal bardzo rzadkie, rzędu kilku różnic w 6 miliardach par zasad”, przy czym pary zasad są budulcem DNA, powiedziała Gao. Nie jest jasne, ile z tych małych mutacji spowodowałoby zmianę funkcjonalną, która zmienia sposób działania komórki, i ogólnie: „Wątpię, by te różnice miały znaczący wpływ na fenotypowe [lub obserwowalne] różnice w badaniach bliźniaczych [Twin study]” – dodała.

Źródła: Nicoletta Lanese

[Monoamniotic twins: diagnosis and management]

Differences between germline genomes of monozygotic twins

somatic mutation

Zdjęcia: Shutterstock

Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x