Что такое близнецы генетика
Что такое близнецы генетика
Широко используемый метод выделения генетических факторов из влияний окружающей среды — исследование близнецов, как монозиготных, так и дизиготных. Близнецы — «природный эксперимент», дающий возможность отдельно оценить влияние окружающей среды и генетических факторов у человека.
Дизиготные близнецы, выросшие вместе, позволяют измерить конкордантность болезни у родственников, которые растут в аналогичной среде, но не все их гены одинаковы, тогда как монозиготные близнецы дают возможность сравнить родственников с идентичными генотипами, которые могут жить как вместе в той же среде, так и отдельно. Исследования близнецов играют значимую роль, помогая генетикам оценить относительные вклады генов и среды в причины болезней.
Монозиготные близнецы появляются вследствие разделения единственной зиготы на две отдельных в начале эмбриогенеза. В результате однояйцовые близнецы всегда одного пола и содержат в каждом локусе идентичные генотипы. Они встречаются приблизительно в 0,3% всех родов, без значимых различий среди этнических групп.
Разнояйцовые близнецы возникают при одновременном оплодотворении двух яйцеклеток двумя сперматозоидами; генетически разнояйцовые близнецы являются обычными сибсами, и, как все дети одних родителей, имеют в среднем 50% совпадающих аллелей. Половина разнояйцовых близнецов одного пола, половина — разного. Разнояйцовые близнецы встречаются с частотой, различающейся в разных популяциях более чем в 5 раз, от низкого уровня 0,2% среди азиатов до более чем 1% рождений в странах Африки и у афроамериканцев.
Конкордантность болезней у монозиготных близнецов
Исследование частоты конкордантности по болезни у однояйцовых близнецов — мощный метод определения достаточности генотипа для развития конкретной болезни. Например, если один из однояйцовых близнецов имеет серповидноклеточную анемию, другой близнец также будет иметь это заболевание. В отличие от этого, если один из однояйцовых близнецов болен сахарным диабетом I типа (ранее называвшегося инсулинзависимым или юношеским диабетом), только около 40% других близнецов также имеют сахарный диабет I типа.
Конкордантность болезни менее 100% у однояйцовых близнецов — надежное подтверждение, что в развитии болезни играют роль негенетические факторы. Такие факторы могут включать влияния окружающей среды, например инфекции или диету, а также другие эффекты, например соматические мутации, эффекты старения, различия в Х-инактивации у одной женщины-близнеца по сравнению с другой.
Конкордантность монозиготных по сравнению с дизиготными близнецами
Однояйцовые и однополые разнояйцовые близнецы имеют общее внутриутробное развитие, одинаковый пол и обычно растут вместе в том же доме у тех же родителей. Таким образом, сравнение конкордантности по болезни между однояйцовыми и разнояйцовыми близнецами того же пола показывает, как часто наблюдается болезнь у родственников, находящихся в одинаковой дородовой и, возможно, послеродовой среде и имеющих все общие гены, по сравнению с 50% общих генов.
Большая конкордантность у однояйцовых по сравнению с разнояйцовыми близнецами — надежное подтверждение генетического компонента в болезни. Этот вывод достоверен для болезней с ранним началом, например врожденных пороков. Для болезней с поздним началом, например нейродегенеративных, предположение, что однояйцовые и разнояйцовые близнецы подвергаются аналогичным воздействиям среды в ходе их взрослой жизни, становится менее правильным, и, таким образом, различия в конкордантности дают менее надежное подтверждение роли генетических факторов в причине болезни.
Близнецы выросшие раздельно
Если однояйцовые близнецы разлучаются при рождении и растут отдельно, генетики получают возможность наблюдать конкордантность болезни у лиц с идентичными генотипами, находящимися в разной окружающей среде.
Такие исследования первоначально использовали в исследованиях психических болезней, нарко- и токсикомании и заболеваний питания, при которых предполагалось, что в развитии болезни большую роль играет влияние среды в семье. Например, в одном исследовании алкоголизма пять из шести пар однояйцовых близнецов, выросших отдельно, были конкордантны по алкоголизму, показатель по крайней мере такой же высокий, как наблюдаемый у воспитанных вместе однояйцовых близнецов, что дает основание полагать, что общие генетические факторы в данном случае значительно важнее, чем условия среды.
Ограничения близнецовых исследований
Близнецовые исследования, полезные для определения роли генетических и средовых факторов в развитии болезни, следует интерпретировать осторожно по нескольким причинам. Во-первых, однояйцовые близнецы не имеют точно идентичных генов или их экспрессии, несмотря на закладку с идентичными генотипами во время деления зиготы. Например, соматические перестройки в локусах иммуноглобулина и рецептора Т-клеток отличаются у однояйцовых близнецов в различных популяциях лимфоцитов.
Кроме того, случайная инактивация X после разделения женской зиготы у однояйцовых девочек приводит к значимым различиям в экспрессии аллелей Х-сцепленных генов в разных тканях.
Во-вторых, влияние окружающей среды не может быть одинаковым у близнецов, особенно после достижения зрелости и ухода из родительского дома. Даже внутриутробная среда может оказаться не одинаковой. Например, однояйцовые близнецы часто имеют общую плаценту, и возможны различия между близнецами в обеспеченности кровью, внутриутробном развитии и массе тела при рождении.
В-третьих, степень конкордантности болезни у однояйцовых близнецов дает среднее значение оценки, что не может быть точным, если важные предрасполагающие аллели или факторы влияния окружающей среды различаются у других близнецов. Предполагают, что генотип одной пары близнецов дает больший риск болезни, чем генотип другой пары; наблюдаемая конкордантность — среднее число, которое в действительности не относится к конкретной паре близнецов.
Болезнь может быть вообще не генетического происхождения, т.е. может существовать негенетическая фенокопия. Если у некоторых пар близнецов болезнь вызвана только генотипом (конкордантность однояйцовых близнецов 100%), а в другой группе близнецов негенетическая фенокопия заболевания выявлена только у одного из близнецов (соответствие однояйцовых близнецов 0%), исследование покажет промежуточный уровень конкордантности, больше 0% и меньше 100%, в действительности не относящийся ни к одной из форм болезни.
Наконец, проблему создает смещение информированности, особенно когда одного близнеца с конкретной болезнью просят пригласить для участия в анализе второго близнеца (исследование добровольцев), а не сначала их выявляют как близнецов, и только затем изучают статус здоровья (популяционное исследование). Исследование добровольцев может давать неверные результаты, поскольку близнецы, особенно однояйцовые, часто эмоционально закрыты, и более вероятно, что они станут добровольцами, если они конкордантны, чем нет, что увеличивает показатель конкордантности.
Все же в правильно спроектированных исследованиях близнецы предоставляют уникальную возможность изучить случаи болезни с одинаковыми генетическими влияниями (конкордантность болезни у однояйцовых близнецов, выросших вместе или отдельно) или когда генетические различия присутствуют, но аналогично влияние окружающей среды (сравнение конкордантности у однояйцовых и разнояйцовых близнецов).
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Близнецы или двойняшки?
Многие семейные пары мечтают о рождении сразу двоих малышей. У таких детишек всегда будет рядом братик или сестренка. Не даром говорят, что близнецы – двойное счастье.
В чем отличие близнецов от двойняшек?
В медицине существует два термина, определяющих многоплодную беременность: однояйцевые (гомозиготные) и разнояйцевые (гетерозиготные) близнецы. Близнецами в народе принято называть именно однояйцевых близнецов, что подчеркивает их почти идентичную схожесть, а разнояйцевых – двойняшками.
Исходя из названия терминов, у «однояйцевых» и «разнояйцевых» близнецов совершенно различные механизмы возникновения.
Однояйцевые (монозиготные) близнецы развиваются из одной яйцеклетки (отсюда и их название), оплодотворенной одним сперматозоидом. В процессе развития эмбриона происходит его разделение на две или более части. В результате этого получаются близнецы с одинаковым наборов генов, следовательно, очень похожие друг на друга, с одинаковой группой крови, цветом глаз и т.д. Такие близнецы всегда одного пола и, зачастую, с очень схожими характерами и привычками.
В зависимости от стадии развития эмбриона, на которой произошло разделение, выделяют несколько типов однояйцевых близнецов:
Разнояйцевые(гетерозиготные) близнецы возникают в том случае, когда две (или более) яйцеклетки оплодотворяются разными сперматозоидами. В результате этого, близнецы имеют разный набор генов, они могу быть как одного, так и разного пола. Такие близнецы могут быть похожими внешне друг на друга, но могут и отличаться. Схожесть между ними такая же, как у родных братьев или сестер. Гетерозиготные близнецы всегда дихориальные и диамниотические (каждый плод имеет свою плаценту и свой плодный мешок).
Можно ли запланировать рождение двойни?
Наука до сих пор не нашла ответ на вопрос — что влияет на природу возникновения близнецов и двойняшек. Предсказать или запланировать их появление – практически невозможно. Существует семейная предрасположенность к многоплодной беременности. Считается, что в семьях, в которых в предыдущих поколениях рождались двойни, существует больше вероятность рождения близнецов. Есть ряд популярных домыслов относительно факторов, способных повлиять на появление двойни: возраст, рацион питания, сексуальная активность пары и даже время года. Однако, ни один из них не был подтвержден наукой.
С развитием ВРТ (вспомогательных репродуктивных технологий) в мире резко вырос процент рождения близнецов. Но как правило, такие близнецы являются гетерозиготными. Это связано с переносом в полость матки сразу двух эмбрионов для повышения эффективности программы ЭКО. Современной тенденцией и приоритетом в нашей работе является перенос в полость матки одного качественного эмбриона (селективный перенос). Однако, перенос одного эмбриона так же может привести к возникновению многоплодной беременности, в данном случае — это будет гомозиготные близнецы (механизм их возникновения описан выше).
У Вас есть вопросы на тему подготовки к беременности? Специалисты клиники женского здоровья «ЭмБио» помогут получить всю необходимую информацию о репродуктивном здоровье женщины и планировании беременности.
Эмбриолог, КОТОВ Антон Игоревич
Клиника женского здоровья «ЭмБио»
Генетические близнецы: как найти того, кто спасет вашу жизнь
Однажды повстречались семь пар близнецов, причем впервые в жизни. При этом каждый в паре спас второму жизнь. Как такое могло случиться? Корреспондент «Ридуса» Дмитрий Строганов узнал детали фантастического события.
Пятнадцатого сентября в Санкт-Петербурге встретились семь пар близнецов. До этого момента они никогда друг друга не видели.
«Родственных ощущений не возникает, но трепет есть», — поделился один из участников этого события, петербуржец Дмитрий Павлов, переживаниями о встрече со своим близнецом из Пензы.
«Вау-эффекта не было», — вторит его двойник, тоже Дмитрий, но Веретенников.
Болливудской мелодрамы в этой истории нет: их не разлучали в приютах, не путали в роддомах и не похищали цыгане.
Но и тривиальной эту историю не назовешь. Ведь речь идет не об обычных близнецах, развившихся в утробе матери, а о генетических. У каждого из нас есть несколько таких двойников.
Генетический близнец не обязательно будет на вас похож, наоборот, внешнее сходство проявляется не так уж и часто. Однако его генетический код практически полностью совпадает с вашим и в определенный момент этот человек может спасти вашу жизнь.
Все мы родственники
Эти неродственные доноры — и есть генетические близнецы. У потенциального донора забирают из вены 9 миллилитров крови, а затем в специальной лаборатории определяют уникальный состав генов, отвечающих за тканевую совместимость, проводя так называемую процедуру типирования.
Сколько таких двойников у обычного человека? Достаточно много.
В Германии, например, пропорция совпадений — один на десять тысяч, то есть в среднем необходимо перебрать десять тысяч протипированных добровольцев, чтобы найти генетическую копию больного, нуждающегося в пересадке костного мозга.
Среди россиян генетических близнецов значительно больше. В нашей стране эта пропорция составляет один к пятистам, то есть совпадение происходит чаще чем на порядок. Причины столь разительной разницы в цифрах трактуют следующим образом.
«Эффективность регистра очень большая. Вы спросите почему? Потому что у нас российские доноры и российские пациенты. Хотя вы понимаете, что Россия может быть сравнима только с США по популяции населения. Гены, которые определяют совместимость, зависят в том числе от национальности», — пояснил «Ридусу» руководитель НИИ им. Горбачевой Борис Афанасьев.
«Видимо, такие вот немцы полиморфные. У нас же, видимо, большая часть доноров из Центральной России, где 80—90% русских, а антропологически они достаточно однородные», — говорит доцент кафедры антропологии биологического факультета МГУ им. Ломоносова Станислав Дробышевский.
«Вообще же столь частое совпадение фенотипов характерно для молодых национальных регистров. Это связано с тем, что мы делаем регистр для пациентов, которые имеют примерно те же генетические особенности, что в массе своей имеют наши доноры», — объясняет руководитель программы «Русфонд.Регистр» Виктор Костюковский.
Как бы то ни было, эта уникальная пропорция совпадений за последние годы помогла провести 185 операций по пересадке костного мозга.
Искра жизни
Словосочетание «костный мозг» на подавляющее большинство обывателей наводит ужас: за редким исключением люди путают его со спинным. На деле же костный мозг — это главный кроветворный орган человека, а содержится он в нашей крови (в меньшей степени) и в костях (в большей).
Его особенности на данный момент раскрыты далеко не в полной мере. Возможно, врачи будущего докажут, что костный мозг — это именно то, что принято называть «искрой жизни».
Так, после пересадки у реципиента меняется группа крови, если до этого она не совпадала с донорской.
Более того, в иных случаях у людей могут потеряться какие-то навыки или, наоборот, открыться новые таланты. Так, например, случилось с Аней Буриловой. После операции по пересадке костного мозга у нее проявился удивительный дар рисования. На сегодняшний день медики подобные случаи объясняют банальным совпадением. Дескать, просто интерес пропал (в случае потери каких-то дарований) либо, наоборот, проявился, но способности были всегда.
«У меня только группа крови поменялась. Новых хобби или способностей не появилось, видимо, я не из тех», — говорит Дмитрий Веретенников.
Действительно ли влияет пересадка костного мозга на личность человека — пока вопрос будущего.
Откуда берутся доноры
Поиском и типированием занимается Национальный регистр доноров костного мозга имени Васи Перевощикова, созданный Русфондом на базе НИИ имени Горбачевой в 2013 году. К слову, «Ридус» стал одним из первых среди российских СМИ, написавших об этой организации.
До появления РДКМ в России существовало несколько разрозненных регистров, которые, по сути, не работали, о чем красноречиво говорят простые цифры. До — 20 пересадок, после — 165.
Регистр рекрутирует потенциальных доноров, осуществляет типирование крови и вносит данные в объединенную базу, которой могут воспользоваться профильные врачи в любой больнице России. Стать потенциальным донором может любой человек, не имеющий противопоказаний. Каким образом это происходит, «Ридус» уже писал.
После сдачи крови и типирования потенциальный донор становится своего рода «спящим агентом». Могут пройти годы до того момента, когда его костный мозг станет востребованным.
«Первые два месяца я ждал. Естественно, за два месяца ответа никакого не последовало. Позвонили мне примерно через полтора года. Сказали, что я подошел. Были проведены анализы, которые подтвердили, что со мной все в порядке, и было предложено два варианта для забора костного мозга», — рассказывает донор Дмитрий Павлов.
Два варианта — это периферический, когда у человека через специальный сепаратор забирается кровь из вены, и операционный. В последнем случае стволовые клетки забираются из кости бедра. Донору Евгению Павлову пришлось опробовать на себе оба способа. Первая пересадка его костного мозга Гордею Чагину прошла неудачно.
«Периферический способ подходит тем, у кого есть достаточно времени, — говорит Евгений Павлов. — Забор крови — это приходится четыре часа лежать не двигаясь, а перед этим надо еще колоть специальные лекарства. Это требует определенной организации и небольшого усердия. Так как я сам себе уколы не колю, пришлось прибегать к услугам посторонних людей, к которым приходилось ездить. Это было немного напряжно».
«Операбельным путем стволовые клетки я сдавал в первый раз. Это очень удобно: общий наркоз вкололи, 15—20 минут полежал, и всё. Потом ничего не побаливает, делается восемь проколов в бедре, никаких болевых ощущений нет. Встал и пошел, на следующий день я уже был на работе», — рассказывает Евгений.
К сожалению, бывает и так, что потенциальный донор отказывается делиться своим костным мозгом.
«Довольно часто так случается с теми, кто вступил в регистр за компанию или ради самопиара, — говорит специальный корреспондент Русфонда Евгения Лобачева. — Когда им звонят сотрудники регистра и говорят о том, что их костный мозг может спасти тяжелобольного человека, они отвечают, что они передумали или им родители запретили. Мало ли, вдруг их ребенка в Санкт-Петербурге на органы разберут. Все это происходит от неосведомленности, конечно, и связанных с этим мифов и страхов».
По принятым во всем мире правилам донор имеет право отказаться от процедуры в любой момент. Однако подобное поведение не только ставит под угрозу жизнь больного, но и сильно бьет по бюджету регистра, который существует в основном на пожертвования.
Стоимость только реагентов для типирования одного добровольца на сегодняшний день составляет 14 тысяч рублей.
«Мы настоятельно рекомендуем всем желающим стать донорами крепко подумать и как следует взвесить все за и против, прежде чем отправиться сдавать кровь на типирование. Решение должно быть полностью осознанными и добровольным: за компанию, под давлением или ради саморекламы этим заниматься не стоит», — резюмирует Евгения Лобачева.
Как стать донором
Возможность стать потенциальным донором в любой день по желанию на сегодняшний день имеют лишь жители и гости нескольких крупных городов. Россияне, проживающие в других населенных пунктах, вынуждены ждать специальных акций, которые Русфонд и его партнеры устраивают по всей стране.
Например, в нынешнем сентябре такие мероприятия, приуроченные к Всемирному дню донора костного мозга, проходят в полусотне российских городов от Камчатки до Севастополя. На сегодняшний день в базе регистра зарегистрировано 74 611 потенциальных доноров, и, несмотря на частое совпадение фенотипов, для такой большой страны, как Россия, этого крайне мало. В Израиле потенциальным донором костного мозга является каждый одиннадцатый гражданин. В немецких регистрах доноров костного мозга числится более шести миллионов человек.
«Мы никогда не сможет работать одни без западных регистров, но, с другой стороны, и западные страны в ближайшее время, я уверен, будут нуждаться в наших донорах. Там живет много наших соотечественников. Сейчас мы занимаемся европейской аккредитацией лаборатории, и я надеюсь, что наша база данных станет важной составной частью международной базы данных», — говорит Борис Афанасьев.
Близнецовый тест
Близнецовый тест – ДНК исследование, позволяющее с точностью в 99,99% определить монозиготность или гетерозиготность детей, появившихся на свет у одной матери в ходе одних родов. Анализ помогает отличить однояйцевых близнецов от разнояйцевых двойняшек.
В каких случаях проводится исследование
Определить зиготность близнецов можно в течение беременности (с помощью УЗИ плаценты) и после родов (в ходе визуального изучения плаценты). Однако, приведенные методы не являются стопроцентно точными. Для гарантии достоверности рекомендуем пройти ДНК-тест на зиготность. Тестирование проводится в любом возрасте.
В случае возможного медицинского вмешательства, требующего донорства, стоит учитывать, что однояйцевые братья или сестры – лучшие доноры друг для друга. Да и любопытство никто не отменял, всегда интересно, близнецы у вас родились или двойняшки.
Различия между монозиготными
и гетерозиготными близнецами
Однояйцевые (монозиготные) близнецы развиваются в одной оплодотворенной яйцеклетке, которая делится на 2 части. Двуяйцевые (гетерозиготные) близнецы появляются на свет из двух яйцеклеток, оплодотворенных двумя сперматозоидами.
Участники анализа
Обязательные участники исследования:
Биоматериал берется только у детей. При проведении близнецового теста участие родителей не требуется.
Полученная информация конфиденциальна, предназначена исключительно для лица, заказавшего данное исследование.
Подготовительные мероприятия
Для обеспечения чистоты образцов перед осуществлением процедуры забора биоматериала следует:
Монозиготные близнецы
Однояйцевые или монозиготные близнецы. Появление близнецов вызывало и вызывает до сих пор большой интерес окружающих.
На близнецов всегда смотрели с интересом и некоторым суеверием. Например, в Древнем Риме близнецы становились героями многих мифов и легенд. А близнецы Кастор и Полукс, сыновья Зевса дали имена двум самым ярким звездам из созвездия Близнецов.
Часто ли в жизни встречаются близнецы? Прежде надо прояснить какие бывают близнецы. Если зачатие и имплантация произошли в результате оплодотворения двух или больше яйцеклеток соответствующим количеством сперматозоидов, то это разнояйцевые близнецы. Они могут быть разнополыми и не очень похожими друг на друга.
Как правило, наблюдения за такими близнецами подтверждают, что это два (три и т.д.) разных человека, просто родившихся одновременно. Внешняя схожесть определяется наличием некоторых общих генов (ведь мама и папа одни и те же) и сходными условиями жизни.
Другое дело однояйцевые или монозиготные близнецы (МЗБ). Здесь все сложнее. Одна яйцеклетка, оплодотворенная одним сперматозоидом делиться на две (реже три, четыре) части, и эти «части» начинают развиваться самостоятельно. Достаточно важно, на каком временном этапе развития эмбриона произошло это деление.
Разделение может происходить в течение первых двух недель развития эмбриона, приводя в результате к нескольким формам монозиготных близнецов. В 30% случаев разделение происходит в течение первых 72 часов.
В этом случае у каждого эмбриона формируется своя плацента и свой плодный пузырь (дихорионическая и диамниотическая двойня). Если разделение происходит на этой стадии, то дети будут развиваться как два самостоятельных организма, но с идентичным набором генов. В 2/3 случаев разделение происходит на 5-8 день развития. Тогда формируется одна плацента и два плодных пузыря (монохорионическая и диамниотическая двойня).
В эмбриологической практике иногда приходиться наблюдать бластоцисты с удвоенной внутренней клеточной массой (ВКМ) (как раз эта часть бластоцисты, или эмбриона пятого-шестого дня развития отвечает за формирование самого зародыша после имплантации и дальнейшего развития). В 5% случаев разделение происходит на 9-13 день, приводя в результате к появлению монохорионической моноамниотической двойни. Более позднее разделение может привести к рождению сиамских близнецов.
Разнояйцевые близнецы рождаются на каждые сто родов, а однояйцевые – на каждые триста. На каждые 130 родов близнецов – одна тройня, на два миллиона обычных родов – одна четверня. Считается, что предрасположенность к рождению близнецов передается по материнской линии. Но вся эта статистика для естественного зачатия. У пациентов, которым для рождения ребенка приходится прибегать к методам вспомогательных репродуктивных технологий (ЭКО, ИКСИ, ПИКСИ, искусственной инсеминации) статистика другая.