OBEN: Jon gustafsson / decode

Eineiige Zwillinge sind laut einer heute (7.Januar) in Nature Genetics veröffentlichten Studie nicht so identisch wie bisher angenommen. Anstatt genau die gleichen DNA-Sequenzen zu haben, beginnen Zwillinge genetische Variationen von den frühesten Stadien der Entwicklung an zu akkumulieren, fanden Forscher des isländischen Unternehmens deCODE genetics heraus, was bedeutet, dass ein Zwilling Varianten beherbergt, die in dem anderen nicht vorhanden sind.,

Auch bekannt als eineiige Zwillinge Weil sie sich aus einem einzigen befruchteten Ei entwickeln, sind eineiige Zwillinge seit langem von zentraler Bedeutung für die Erforschung der relativen Auswirkungen von Genen und Umwelt—auch bekannt als „Natur versus Pflege.“Obwohl jeder während seines Lebens einige genetische Mutationen ansammelt, wurden die Unterschiede bei eineiigen Zwillingen als minimal angesehen, insbesondere wenn Zwillinge jung sind, sodass Forscher untersuchen konnten, wie verschiedene Umgebungen die Entwicklung von Menschen mit demselben Genotyp beeinflussen.,

Die neue Studie konzentriert sich speziell auf Mutationen, die auftreten, wenn oder bevor sich Embryonen aus der Masse der Zellen in der Blastozyste bilden, einer Struktur, die in die Gebärmutterwand implantiert wird. Während dieses Entwicklungsstadiums kann sich diese innere Zellmasse zu zwei getrennt entwickelnden Embryonen aufspalten.,

Ausgehend von den genetischen Datenbanken von deCODE zur Analyse der Variation in mehreren Zellen, die aus 381 eineiigen Zwillingspaaren und ihren unmittelbaren Familienmitgliedern entnommen wurden, haben die Forscher eine Reihe von Mutationen ermittelt, die in diesem Entwicklungsstadium in nur einem Mitglied jedes Paares aufgetreten sind, was bedeutet, dass sich sogenannte eineiige Zwillinge bei der Geburt bereits genetisch voneinander unterscheiden können.,

Kári Stefánsson, CEO und Gründer von deCODE und Mitautor der neuen Studie, sprach mit dem Wissenschaftler darüber, wie es ihm und seinem Team gelungen ist, diese Mutationen zu identifizieren und was die Ergebnisse für die Forschung in der Genetik und Entwicklungsbiologie bedeuten.

Der Wissenschaftler: Wie wurden Sie und Ihre Kollegen in der Lage, Mutationen zu identifizieren, die entstanden, speziell während der Entwicklung?,

Kári Stefánsson
MAGNUS ANDERSEN

Kári Stefánsson: Um diese Studie durchführen zu können, mussten wir die Genome von eineiigen Zwillingen, ihren Eltern, ihren Kindern und ihren Ehepartnern sequenzieren. Es wird also eine ziemlich umfangreiche Studie und eine Menge Sequenzierung, die Sie tun müssen, um den Zeitpunkt und die Art der Mutationen bestimmen zu können.,

Wir betrachten frühe Mutationen, die spezifisch für einen der Zwillinge sind—und mit frühen Mutationen meine ich Mutationen, die so früh aufgetreten sind, dass sie in zumindest einigen der somatischen Zellen des Individuums gefunden werden und auch bei den Kindern dieses Individuums vorkommen, was bedeutet, dass sie in die Keimzellen gelangen.

Wenn Sie sie sowohl in den somatischen Zellen als auch in den Keimzellen des Individuums finden, wissen Sie, dass die Mutation stattgefunden hat, bevor entschieden wurde, dass die Zelle eine Keimzelle werden sollte. Wir nennen es . . . „vor der ursprünglichen Keimzellspezifikation.,“Das ist die wichtigste Bestimmung, um zu zeigen, dass dies eine frühe Mutation ist.

TS: Wie verschieden waren eineiige Zwillinge voneinander?

KS: Sie unterschieden sich im Durchschnitt um 5,2 frühe Entwicklungsmutationen. Aber es gibt 15 Prozent von ihnen, die eine beträchtliche Anzahl dieser frühen Mutationen haben.

Wir haben ein Zwillingspaar gefunden, bei dem einer der Zwillinge Mutationen in allen Zellen seines Körpers hat und sie in keiner Zelle im Körper des anderen Zwillings gefunden werden. Das bedeutet im Grunde, dass einer der Zwillinge ausschließlich aus dem Nachkommen der Zelle gebildet wird, in der die Mutation stattgefunden hat., . . . Dann haben wir Zwillinge gefunden, wenn die Mutation in allen Zellen im Körper eines der Zwillinge und in 20 Prozent der Zellen im Körper des anderen Zwillings gefunden wird. Einer der Zwillinge hat sich also gerade aus dem Nachkommen dieser einen Zelle gebildet, in der die Mutation stattgefunden hat, und der andere wird zum Teil von Nachkommen dieser Zellen und zum Teil von etwas anderem gebildet. . . . Dies ist das erste Mal, dass dies demonstriert wird.

Das Interessante daran ist, dass man sich alle Kombinationen ansieht, die wir gefunden haben . . ., es sieht so aus, als ob Zufall ein außerordentlich wichtiger Faktor ist, bei dem Zellen in der inneren Zellmasse eine Person bilden.

TS: Konnten Sie feststellen, was diese Mutationen verursacht hat?

KS: Die meisten dieser Mutationen, wie die meisten Mutationen im Allgemeinen, passieren während der Replikation von Zellen—sie sind Replikationsfehler. Eines der Dinge, die wir getan haben, ist, die Art von Mutationen zu betrachten, die während der Entwicklung auftreten, und wir konnten zeigen, dass sich die Art von Mutationen, die frühzeitig auftreten, von den Mutationen unterscheidet, die später auftreten—was für niemanden wirklich eine Überraschung ist.,

Dies belastet sicherlich diejenigen, die eineiige Zwillinge verwenden, um die Trennung zwischen Natur und Pflege herzustellen.

Es gibt einen bestimmten Mutationstyp, der von der Methylierung abhängt. Das ist die CpG-TpG-Mutation, die als abhängig von der Demethylierung methylierter CPGs angesehen wird. Wir können zeigen, dass die Anzahl dieser Mutationen mit der Entwicklung zunimmt., So sind sie selten diese sehr frühen Mutationen, weil Methylierung nicht stattgefunden hat, oder eine sehr kleine Menge der Methylierung stattgefunden hat.

TS: Zwillingsstudien haben spielte eine wichtige Rolle in vielen der Genetik-Forschung. Wie wirken sich Ihre Ergebnisse auf diese Art von Forschung aus?

KS: Es wird davon ausgegangen, dass die Unterschiede zwischen eineiigen Zwillingen immer auf die Umgebung zurückzuführen sind. Nehmen wir zum Beispiel Studien, die Autismus bei eineiigen Zwillingen untersuchen, die getrennt oder getrennt aufgezogen werden., Die klassische Interpretation der Unterschiede wäre, dass der Unterschied zwischen ihnen auf unterschiedliche Umgebungen zurückzuführen wäre. Aber bevor Sie diese Interpretation machen können, sollten Sie besser sicherstellen, dass einer von ihnen keine De-Novo-Mutation in einem wichtigen Gen hat, das der andere nicht hat. Dies belastet sicherlich diejenigen, die eineiige Zwillinge verwenden, um die Trennung zwischen Natur und Pflege herzustellen.,

Dies ist nicht nur eine Studie, die Relevanz für das Verständnis der Genetik hat, sondern auch die menschliche Entwicklung: Wie untersuchen wir die frühe menschliche Entwicklung auf ethische Weise, nicht interventionell? Dies ist eine Möglichkeit, das zu tun. Wir können beginnen, die Mutationen zu verwenden, um ein Verständnis dafür zu entwickeln, wie Zellen aus dem frühen Embryo zugeteilt werden, um die verschiedenen Organe im Körper zu entwickeln.

TS: Sollten wir also aufhören, monozygote Zwillinge als „identisch“zu bezeichnen?,

, KS: ich denke, dass eineiige Zwillinge, die alle von Ihnen, immer ausreichend ähnlich zu einander, dass es sollte nicht niemanden beleidigen, Sie zu nennen identisch. Aber ich denke das . . . wenn Sie versuchen, die Unterschiede zwischen eineiigen Zwillingen zu verstehen, sollten Sie ein oder zwei Schritte von dem Begriff „identisch“ entfernt sein.‘

H. Jonsson et al., „Unterschiede zwischen Keimbahn-Genome von eineiigen Zwillingen,“ Nat Gen, doi:10.1038/s41588-020-00755-1, 2021.

Anmerkung der Redaktion: Das Interview wurde der Kürze halber bearbeitet.