848
У чоловічих яєчках задовго до утворення зрілих сперматозоїдів відбувається постійне оновлення стовбурових клітин. Нове генетичне дослідження показало, що частина клітин із певними мутаціями може отримувати конкурентну перевагу: вони діляться активніше, поступово займають більше місця і з віком становлять дедалі більшу частину зародкової лінії.
Науковці дослідили зразки сперми чоловіків віком від 24 до 75 років, використавши високоточний метод секвенування NanoSeq. Ця технологія дозволяє виявляти рідкісні мутації з дуже низькою похибкою і відрізняти справжні генетичні зміни від технічних помилок аналізу.
Учені знайшли понад 35 тисяч мутацій
Загалом у ділянках генів, що кодують білки, дослідники виявили понад 35 тисяч мутацій. Особливо їх цікавили зміни, які зустрічалися частіше, ніж це можна було б пояснити випадковим накопиченням помилок. У 40 генах знайшли ознаки позитивного відбору — ситуації, коли мутована клітина отримує перевагу над сусідніми.
Із цих 40 генів 31 раніше не пов’язували з таким явищем у чоловічих статевих клітинах. Серед нововиявлених 27 генів пов’язані з відомими генетичними захворюваннями, а 16 також входять до групи генів, зміни в яких зустрічаються при різних типах раку.
Особливо несподіваним виявився результат для мутацій, які раніше знаходили у дітей із порушеннями розвитку. У досліджених зразках сперми вони зустрічалися приблизно у 66 разів частіше, ніж можна було б очікувати лише за звичайної швидкості появи нових мутацій.
З віком частка мутованих клітин збільшується
За розрахунками авторів, кількість таких змін зростала приблизно на 1,67 мутації на рік. У 30-річних чоловіків близько 2% сперматозоїдів могли нести ймовірно хвороботворну мутацію, тоді як до 70 років цей показник зростав приблизно до 4,5%.
Однак ці цифри не означають, що у 4,5% вагітностей обов’язково народиться дитина з генетичним захворюванням. Між наявністю мутації у сперматозоїді та народженням дитини є кілька додаткових етапів. Сперматозоїд має успішно запліднити яйцеклітину, ембріон — нормально імплантуватися та продовжити розвиток.
Частина мутацій може знижувати здатність сперматозоїда до запліднення, а деякі зміни можуть бути несумісними з раннім розвитком ембріона. Тому прямий зв’язок між часткою мутованих сперматозоїдів і ризиком конкретного захворювання у дитини залишається складнішим, ніж проста арифметика.
Чому мутовані клітини взагалі можуть витісняти здорові
Стовбурові клітини сперматогенезу діляться протягом усього дорослого життя чоловіка. Кожен поділ створює можливість для появи нової мутації. Більшість таких змін нейтральні або шкідливі для самої клітини, але окремі можуть випадково посилити сигнали росту й поділу.
Якщо така клітина починає розмножуватися швидше за сусідні, з часом утворюється більший клон її нащадків. Це схоже на природний добір у мініатюрі, але відбувається всередині тканини одного організму. Саме тому деякі рідкісні мутації з віком накопичуються непропорційно швидко.
Робота допомагає краще зрозуміти один із механізмів так званого ефекту батьківського віку. Водночас вона не означає, що пізнє батьківство автоматично призводить до генетичних порушень. Абсолютний ризик для більшості окремих захворювань залишається низьким, а репродуктивні ризики залежать від багатьох факторів.
Подальші дослідження мають показати, які саме мутації найчастіше отримують конкурентну перевагу і наскільки вони реально впливають на результат вагітності. Нові високоточні методи секвенування дають змогу вперше оцінювати такі процеси безпосередньо у спермі, а не лише робити висновки за генетичними даними дітей.
