STUDIU. Gemenii monozigoți acumulează diferențe genetice începând din perioada de dezvoltare intrauterină
Modificările care apar în replicarea ADN-ului în stadiile precoce ale dezvoltării intrauterine determină apariția de diferențe între gemenii monozigoți, încă de dinainte de naștere, deși embriogeneza pornește de la același material genetic. Studiul care demonstrează existența acestor modificări genetice precoce a fost publicat pe 7 ianuarie în Nature genetics și a fost realizat de cercetătorii de la Iceland deCODE.
„Studiul aduce în discuție presupunerea că diferențele dintre gemeni se datorează întotdeauna mediului. Luați spre exemplu studiile care cercetează autismul în gemenii identici care sunt crescuți separat sau la distanță. Interpretarea clasică a oricăror diferențe identificate este că acestea se datorează mediilor diferite. Dar, înainte de a realiza această interpretare, ar fi mai bine să ne asigurăm că unul dintre ei nu are o mutație de novo pe care celălalt nu o are. Acesta cu siguranță determină o nouă provocare asupra studiilor care includ gemeni identici pentru a evalua ponderea factorilor de mediu versus factori genetici”, a declarat Kári Stefánsson, fondator deCODE, autor al studiului.
Gemenii monozigoți se dezvoltă atunci când un ovocit este fecundat de un singur spermatozoid, celula ou urmând să se dividă, iar masa celulară formată să se împartă în două organisme, care teoretic provin din celule identice genetic. Studiile care investighează ponderea factorilor genetici și a celor de mediu în determinarea apariției unor boli se realizează prin intermediul cercetărilor asupra gemenilor monozigoți. Diferențele dintre gemenii monozigoți sunt considerate minime, în special la vârste tinere, însă nu sunt nule, deoarece oricine acumulează mutații genetice pe parcursul vieții.
Evidențierea mutațiilor apărute precoce intrauterin necesită realizarea a numeroase secvențieri
381 perechi de gemeni monozigoți au fost incluse în studiu. A fost analizată variația genetică în celulele recoltate de la aceștia, precum și de la membrii apropiați ai familiei: părinți, copii, parteneri, necesitând realizarea a numeroase secvențieri pentru a determina momentul apariției modificărilor genetice. Studiul s-a axat pe identificarea mutațiilor care apar în timp ce are loc formarea blastocistului sau înainte. Blastocistul reprezintă o structură formată în perioada precoce de dezvoltare (zilele 5-9 după fecundație) și este alcătuit dintr-un strat de celule numit trofoblast, care înconjoară o cavitate plină cu lichid și o masă de celule (blastomere), care sunt nediferențiate. Cercetătorii au identificat modificări genetice care apar în fazele precoce ale dezvoltării, care diferențiază genetic gemenii monozigoți încă de la naștere.
Majoritatea acestor mutații apar în timpul replicării ADN-ului. Studiul a putut distinge modificările care apar precoce de cele tardive. Spre exemplu, există mutații care depind de procesul de metilare. Aceste mutații sunt rare în stadiile precoce, deoarece metilarea încă nu a avut loc sau s-a desfășurat în proporții scăzute. Numărul mutațiilor care depind de metilare crește pe măsură ce dezvoltarea înaintează.
A fost analizată prezența mutațiilor în celulele somatice și germinale. Modificările genetice identificate atât în celulele somatice, cât și în cele germinale, semnifică mutații apărute în stadii precoce ale dezvoltării, înainte de a avea loc diferențierea în celule germinale. În medie, gemenii monozigoți diferă prin 5,2 mutații dobândite precoce, dar 15% dintre aceștia prezintă un număr substanțial de altfel de modificări genetice.
Studiul a depistat o pereche de gemeni în care unul dintre aceștia avea o mutație în toate celulele corpului, fără a fi identificată în vreo celulă a fratelui geamăn. Această descoperire evidențiază dezvoltarea integrală a unuia dintre gemeni dintr-o celulă care a dobândit respectiva mutație. În cazul unora dintre perechile de gemeni studiate, unul dintre frați avea o modificare genetică prezentă în toate celulele corpului, însă celălalt geamăn avea acea mutație în 20% dintre celulele, semnificând dezvoltarea unui frate din celula în care a apărut mutația, în timp ce geamănul corespondent provine parțial din această celulă și parțial din altă masă celulară. Acest fenomen este demonstrat pentru prima dată de acest studiu.
„Acesta nu este un studiu care este relevant doar pentru înțelegerea geneticii, ci și a dezvoltării umane. Cum verificăm dezvoltarea precoce umană printr-o metodă etică, non-intervențională? Acesta este un mod de a face acest lucru. Putem începe să folosim mutațiile pentru a dezvolta o înțelegere a modului în care celulele sunt alocate din embrionul precoce pentru a forma diversele organe ale corpului”, a declarat Kári Stefánsson, director executiv, fondator deCODE și co-autor al studiului.
Rezultatele studiului au un impact semnificativ asupra cercetării pe gemenii monozigoți
Descoperirea că gemenii monozigoți acumulează modificări genetice încă din etapele precoce ale dezvoltării, care îi diferențiază înainte de a lua contact cu factorii de mediu, va îngreuna desfășurarea studiilor care evaluează ponderea factorilor genetici față de cei legați de mediu. Acestea erau, oricum, dificil de realizat, inclusiv din cauza numărului scăzut de gemeni monozigoți care pot fi identificați și incluși într-un studiu. Rezultatele acestui studiu indică necesitatea testării pentru mutațiile care apar precoce în dezvoltare pentru gemenii care participă la astfel de studii, întrucât lipsa acestor investigații poate conduce la rezultate greșite, atribuind în anumite situații un rol mai mare factorilor de mediu decât în realitate.
Despre compania deCODE
deCODE a fost fondată în 1996 în Reykjavik, Islanda și reprezintă în momentul actual un lider global în analizarea și înțelegerea genomului uman. Compania este implicată în diverse proiecte de cercetare și a contribuit la descoperirea unor factori majori de risc genetici pentru numeroase boli. Studiul Differences between germline genomes of monozygotic twins reprezintă cea mai recentă publicație științifică a companiei deCODE.
Citește și:
- STUDIU. Câte mutații genetice sunt necesare pentru apariția cancerului?
- Prima secvențiere completă a cromozomului X deschide o nouă etapă în cercetarea genomică
- #BiotechWeek2020. Cum a evoluat domeniul genomicii și care sunt aplicațiile în practica medicală?