Najnowsze badania opublikowane w czasopiśmie „Nature” ujawniają, że wraz z wiekiem mężczyzny gwałtownie wzrasta odsetek szkodliwych mutacji w DNA plemników. Zjawisko to nie tylko zwiększa ryzyko wystąpienia chorób genetycznych u potomstwa, lecz także pokazuje, że komórki rozrodcze są poddane mechanizmom selekcji, które mogą faworyzować mutacje powiązane z poważnymi zaburzeniami.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Dlaczego liczba szkodliwych mutacji DNA w plemnikach rośnie wraz z wiekiem mężczyzny.
- Jak naukowcy z Wellcome Sanger Institute i Harvard Medical School odkryli mechanizmy selekcji sprzyjające mutacjom.
- Jakie geny zostały powiązane z ryzykiem chorób neurorozwojowych i nowotworów u potomstwa.
- W jaki sposób te odkrycia mogą wpłynąć na przyszłe badania nad ryzykiem reprodukcyjnym i zdrowiem kolejnych pokoleń.
Gwałtowny wzrost mutacji z wiekiem ojców
W przełomowym badaniu naukowcy z Wellcome Sanger Institute we współpracy z TwinsUK w King’s College London zbadali, jak częstość szkodliwych mutacji DNA w plemnikach zmienia się w zależności od wieku mężczyzn. Dzięki zastosowaniu wyjątkowo czułej technologii sekwencjonowania NanoSeq, przeanalizowano próbki nasienia 81 zdrowych mężczyzn w wieku od 24 do 75 lat.
Wyniki wskazują, że:
- u mężczyzn po 30. roku życia około 2% plemników zawierało mutacje chorobotwórcze,
- u mężczyzn w średnim wieku (43–58 lat) – 3–5%,
- u mężczyzn powyżej 70. roku życia – aż 4,5%.
To oznacza, że im starszy ojciec, tym większe ryzyko przekazania mutacji potomstwu.
Selekcja sprzyjająca szkodliwym zmianom genetycznym
Dotychczas sądzono, że mutacje w plemnikach powstają przypadkowo i kumulują się z czasem. Nowe badania pokazują jednak, że część z nich jest faworyzowana przez naturalną selekcję – czyli zyskuje przewagę w produkcji plemników, co prowadzi do ich szybszego namnażania.
Naukowcy zidentyfikowali aż 40 genów, w których takie mutacje są szczególnie uprzywilejowane. Wiele z nich jest powiązanych z:
- poważnymi zaburzeniami neurorozwojowymi,
- chorobami wieku dziecięcego,
- dziedzicznym ryzykiem nowotworów.
Nasze odkrycia ujawniają ukryte ryzyko genetyczne, które rośnie wraz z wiekiem ojca. Niektóre zmiany w DNA nie tylko przetrwają, ale wręcz rozwijają się w jądrach, co oznacza, że ojcowie, którzy poczęli dziecko w późniejszym wieku, mogą nieświadomie mieć większe ryzyko przekazania szkodliwej mutacji swoim dzieciom – podkreśla prof. Matt Hurles, dyrektor Wellcome Sanger Institute.
Skala ryzyka i jej konsekwencje
Choć nie wszystkie plemniki z mutacjami prowadzą do zapłodnienia, część z nich może skutkować:
- nieprawidłowym rozwojem zarodka,
- utratą ciąży,
- narodzinami dziecka z chorobą genetyczną.
Zespół badawczy zaznacza, że potrzebne są dalsze analizy, aby określić, jak wzrost liczby mutacji w plemnikach realnie przekłada się na zdrowie dzieci.
Potwierdzenie w DNA dzieci – badanie uzupełniające
W równoległym badaniu, również opublikowanym w „Nature”, naukowcy z Harvard Medical School i Sanger Institute przeanalizowali DNA ponad 54 000 triów rodzic–dziecko oraz 800 000 zdrowych osób, identyfikując ponad 30 genów, w których mutacje dają plemnikom przewagę w przekazywaniu materiału genetycznego.
Zauważono, że częstotliwość mutacji w tych genach może być nawet 500 razy wyższa, co wyjaśnia, dlaczego niektóre rzadkie choroby pojawiają się u dzieci, mimo że rodzice nie są nosicielami mutacji we własnym DNA.
Spodziewaliśmy się znaleźć dowody na mutacje kształtujące plemniki pod wpływem selekcji. Zaskoczyło nas jednak, jak bardzo zwiększa to liczbę plemników z mutacjami powiązanymi z poważnymi chorobami – komentuje dr Matthew Neville, pierwszy autor badania z Instytutu Sanger.
Znaczenie badań kohortowych i dalsze kierunki
Badanie wykorzystało unikalne dane z populacyjnej kohorty TwinsUK, która dostarcza próbek i danych genetycznych od dorosłych bliźniąt. Pozwoliło to naukowcom lepiej zrozumieć, jak mutacje w plemnikach narastają i ewoluują u zdrowych mężczyzn w różnych grupach wiekowych.
Powszechnie zakłada się, że linia zarodkowa charakteryzuje się niskim wskaźnikiem mutacji, co oznacza, że jest dobrze chroniona. W rzeczywistości jednak męska linia zarodkowa to dynamiczne środowisko, w którym dobór naturalny może sprzyjać szkodliwym mutacjom, niekiedy mającym konsekwencje dla następnego pokolenia” – zaznacza dr Raheleh Rahbari, starsza autorka badania.
Główne wnioski
- Badania opublikowane w „Nature” wykazały gwałtowny wzrost mutacji DNA w plemnikach wraz z wiekiem – od 2% u mężczyzn po trzydziestce do nawet 4,5% u siedemdziesięciolatków.
- Odkryto 40 genów, w których mutacje są faworyzowane podczas produkcji plemników, wiele z nich powiązanych z zaburzeniami neurorozwojowymi i nowotworami.
- Mutacje nie tylko powstają losowo, ale są wzmacniane przez naturalną selekcję w komórkach jąder, co zwiększa ich udział w materiale genetycznym przekazywanym dzieciom.
- Wyniki mogą pomóc w lepszej ocenie ryzyka reprodukcyjnego i zrozumieniu, jak czynniki środowiskowe i styl życia ojców wpływają na zdrowie ich potomstwa.
Źródło:
Wellcome Trust Sanger Institute
👉 Wyniki oraz opis badań znajdziesz pod TYM LINKIEM
