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SOPRA: Jon gustafsson/decode

I gemelli identici non sono identici come precedentemente ipotizzato, secondo uno studio pubblicato oggi (7 gennaio) su Nature Genetics. Piuttosto che avere esattamente le stesse sequenze di DNA, i gemelli iniziano ad accumulare variazioni genetiche fin dalle prime fasi di sviluppo, i ricercatori della società islandese deCODE genetics hanno trovato, il che significa che un gemello ospita varianti che non sono presenti nell’altro.,

Conosciuto anche come gemelli monozigoti perché si sviluppano da un singolo ovulo fecondato, i gemelli identici sono stati a lungo al centro della ricerca sugli effetti relativi dei geni e dell’ambiente—aka “natura contro nutrimento.”Sebbene tutti accumulino alcune mutazioni genetiche durante la loro vita, le differenze nei gemelli identici sono state ritenute minime, in particolare quando i gemelli sono giovani, consentendo ai ricercatori di studiare come ambienti diversi influenzano lo sviluppo di persone con lo stesso genotipo.,

Il nuovo studio si concentra in particolare sulle mutazioni che si verificano come o prima che gli embrioni si formino dalla massa di cellule all’interno della blastocisti, una struttura che si innesta nella parete uterina. Durante questa fase di sviluppo, questa massa cellulare interna può dividersi per formare due embrioni in via di sviluppo separati.,

Attingendo ai database genetici di deCODE per analizzare la variazione in più cellule campionate da 381 coppie di gemelli monozigoti e dai loro familiari immediati, i ricercatori hanno individuato una serie di mutazioni sorte durante questa fase di sviluppo in un solo membro di ciascuna coppia, il che significa che alla nascita, i cosiddetti gemelli identici possono già differire geneticamente,

Kári Stefánsson, CEO e fondatore di deCODE e coautore del nuovo studio, ha parlato allo scienziato di come lui e il suo team sono riusciti a identificare queste mutazioni e di cosa significano i risultati per la ricerca in genetica e biologia dello sviluppo.

Lo scienziato: Come siete stati voi e i vostri colleghi in grado di identificare le mutazioni che erano sorte specificamente durante lo sviluppo?,

Kári Stefánsson: Per poter fare questo studio, abbiamo dovuto sequenziare i genomi di gemelli identici, i loro genitori, i loro figli e i loro coniugi. Quindi diventa uno studio abbastanza ampio e un sacco di sequenziamento che devi fare per essere in grado di determinare i tempi e la natura delle mutazioni.,

Noi a mutazioni precoci che sono specifiche per uno dei gemelli-e per mutazioni precoci, intendo mutazioni che si sono verificate sufficientemente presto da essere trovate in almeno alcune delle cellule somatiche dell’individuo, e si trovano anche nei bambini di quell’individuo, il che significa che entrano nelle cellule germinali.

Se li trovi sia nelle cellule somatiche che nelle cellule germinali dell’individuo, sai che la mutazione è avvenuta prima che si decidesse che la cellula dovesse diventare una cellula germinale. Lo chiamiamo . . . ‘prima della specifica delle cellule germinali primordiali.,’ Questa è la determinazione più importante per dimostrare che si tratta di una mutazione precoce.

TS: Quanto erano diversi i gemelli identici l’uno dall’altro?

KS: Differivano in media da 5,2 mutazioni precoci dello sviluppo. Ma c’è il 15 per cento di loro che hanno un numero sostanziale di queste prime mutazioni.

Abbiamo trovato una coppia di gemelli in cui uno dei gemelli ha mutazioni in tutte le cellule del suo corpo e non si trovano in nessuna cellula del corpo dell’altro gemello. Ciò significa fondamentalmente che uno dei gemelli è formato esclusivamente dal discendente della cellula in cui è avvenuta la mutazione., . . . Poi abbiamo trovato gemelli quando la mutazione si trova in tutte le cellule del corpo di uno dei gemelli, e nel 20 per cento delle cellule del corpo dell’altro gemello. Quindi uno dei gemelli si è appena formato dal discendente di questa cellula in cui è avvenuta la mutazione, e l’altro è formato in parte dai discendenti di quelle cellule e in parte da qualcos’altro. . . . Questa è la prima volta che questo viene dimostrato.

Ciò che è interessante è che quando si guardano tutte le combinazioni che abbiamo trovato . . ., sembra che la coincidenza sia un fattore straordinariamente importante in cui le cellule nella massa cellulare interna vanno a creare una persona.

TS: Sei riuscito a stabilire cosa ha causato queste mutazioni?

KS: La maggior parte di queste mutazioni, come la maggior parte delle mutazioni in generale, si verificano durante la replicazione delle cellule—sono errori di replicazione. Una delle cose che abbiamo fatto è stato quello di guardare il tipo di mutazioni che accadono durante lo sviluppo, e siamo stati in grado di dimostrare che il tipo di mutazioni che accadono nella fase iniziale differiscono dalle mutazioni che accadono in seguito—che non è una sorpresa per nessuno, davvero.,

Questo certamente pone un nuovo tipo di onere a coloro che usano gemelli identici per stabilire la separazione tra natura e nutrimento.

Esiste, ad esempio, un tipo specifico di mutazione che dipende dalla metilazione. Questa è la mutazione da CpG a TpG che è considerata dipendente dalla demetilazione di CpGs metilati. Possiamo dimostrare che il numero di queste mutazioni aumenta con lo sviluppo., Quindi sono rare queste mutazioni molto precoci, perché la metilazione non ha avuto luogo, o una quantità molto piccola della metilazione ha avuto luogo.

TS: Gli studi gemelli hanno svolto un ruolo importante in molte ricerche genetiche. In che modo le tue scoperte influenzano questo tipo di ricerca?

KS: È l’ipotesi che le differenze tra gemelli identici siano sempre dovute all’ambiente. Prendiamo, ad esempio, studi che esaminano l’autismo in gemelli identici allevati separatamente o separatamente., L’interpretazione classica di qualsiasi differenza sarebbe che la differenza tra loro sarebbe dovuta a diversi ambienti. Ma prima di poter fare questa interpretazione, è meglio assicurarsi che uno di loro non ha una mutazione de novo in un gene importante che l’altro non lo fa. Quindi questo certamente pone un nuovo tipo di onere su coloro che usano gemelli identici per stabilire la separazione tra natura e nutrimento.,

Questo non è solo uno studio che ha rilevanza quando si tratta di comprendere la genetica, ma anche lo sviluppo umano: come possiamo sondare lo sviluppo umano precoce in modo etico, un modo non interventistico? Questo è un modo per farlo. Possiamo iniziare a utilizzare le mutazioni per sviluppare la comprensione di come le cellule vengono allocate dall’embrione precoce per sviluppare i vari organi del corpo.

TS: Quindi dovremmo smettere di riferirci ai gemelli monozigoti come “identici”?,

KS: Penso che i gemelli identici, tutti, saranno sempre sufficientemente simili tra loro che non dovrebbe offendere nessuno chiamarli identici. Ma io lo penso . . . quando si sta cercando di capire quali differenze ci possono essere tra i gemelli monozigoti, si dovrebbe fare un passo o due di distanza dal termine ‘identico.”

H. Jonsson et al., “Differenze tra genomi germinali di gemelli monozigoti,” Nat Gen, doi: 10.1038 / s41588-020-00755-1, 2021.

Nota del redattore: L’intervista è stata modificata per brevità.