同卵雙胞胎具有「完全一致」的基因組~你也是這樣想的嗎?
1月7日Nature Genetics發表了一篇關於同卵雙胞胎基因組的研究論文:科學家發現每一對同卵雙胞胎平均存在5.2個早期發育相關的突變,接近15%的同卵雙胞胎擁有相當數量的早期發育突變,而這些突變一般發生在雙胞胎中的一個身上。
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2019年NASA的雙胞胎研究:太空人Scott(右)在太空生活1年,同胞兄弟Mark(左)作為「對照」生活在地球,其中Scott在太空飛行和著陸幾天內經歷了端粒長度動態變化(其他結果點擊「原文閱讀」)
該研究由冰島大學解碼遺傳學系和Reykjavik大學的研究人員共同完成:他們觀察了由單個細胞系發育來的雙胞胎案例,也觀察了由幾個細胞系發育而來的雙胞胎案例(受精後的合子可能繼續分裂形成一個細胞系也可能分裂同時分化為幾個細胞系後再分別形成胚胎)。
研究人員發現隨著胚胎發育漸進,細胞CpG>TpG突變的頻率會增加,這與DNA甲基化的增加相一致,這表明發生不同突變細胞的分配造成了同卵雙胞胎之間的基因組差異。
我們常常把雙胞胎之間的差異,特別是表型~外表的差異歸因於環境因素或者環境通過表觀遺傳學機制「操縱」雙胞胎向不同方向的發展,但該研究結果似乎可以「有理有據」質疑這個「理所應當」的經驗理論。
研究人員關注的是這些新生突變會產生怎樣的影響而造成了雙胞胎之間的差異,而不是推翻某種觀念。例如當生活在相同環境下的一對雙胞胎中只有一個患有自閉症,另一個正常,這樣的情況顯然不能認為是環境導致了自閉症的發生。
早先已經有研究發現來自同卵雙胞胎血液中的DNA存在明顯差異,這可能是發生了體細胞突變,這類突變隨著雙胞胎年齡的增長會越來越容易被發現。
這些突變真正「最初」開始於什麼時候?
研究人員就此問題把目光盯在了人類發育最早時期,並具體到一對同卵雙胞胎突變發生的時間點,即受精卵形成後的最初階段。
在囊胚形成後的1-2星期,胚胎中的一部分細胞被預設為生殖細胞,這一個過程被稱為原始生殖細胞的規範化(PGCS),而同時存在於雙胞胎生殖細胞和體細胞的突變很有可能在PGCS 之前就已經形成。
研究人員在381對「不一致」的同卵雙胞胎的體細胞組織中尋找只發生在雙胞胎一方的突變,並通過比較同卵雙胞胎、其後代、配偶以及父母的全基因組測序數據,對這些突變發生的時間進行評估。一共發現了23653個突變,而中位數是14個。
通過這些數據,可以將雙胞胎分為兩組:一組是由同一細胞系發育而來的雙胞胎,而另一組則不是。
儘管這項研究的結果一定程度上解釋了某些同卵雙胞胎的差異來源於新生突變,包括致病突變、特質基因等,但並不意味著雙胞胎研究在研究環境對疾病發展方面的影響沒有意義。同時也證明了全基因組測序在疾病研究中的重要性,在今後很有可能成為常規的診斷工具而被廣泛應用。
基因檢測關鍵一步-採樣有效量並不是「越多越好」哦