Wiek ojca a mutacje w spermie: nowe odkrycie naukowców - Przystanek Rodzinka - blog parentingowy o dzieciach okiem logopedki

Genetyczne mutacje, które mogą powodować choroby u dzieci, stają się coraz częstsze w spermie wraz z wiekiem mężczyzny. Nowe badanie sugeruje jednak, że to nie jest tylko kwestia naturalnego zużycia organizmu. Okazuje się, że niektóre zmiany w DNA są wręcz faworyzowane podczas produkcji plemników – jakby jądra prowadziły własną, ukrytą selekcję.

Jak naukowcy zmierzyli mutacje w spermie

Zespół z Wellcome Sanger Institute i programu badawczego TwinsUK z King’s College London opublikował w październiku 2024 roku w czasopiśmie Nature rezultaty dużego projektu, w którym zmapowano szkodliwe mutacje DNA w całym genomie plemników. Do analizy wykorzystano NanoSeq – niezwykle precyzyjną technologię sekwencjonowania DNA. Naukowcy zbadali spermę 81 zdrowych mężczyzn w wieku od 24 do 75 lat, korzystając z próbek zebranych w ramach TwinsUK, największego brytyjskiego rejestru bliźniąt dorosłych.

Takie podejście pozwoliło po raz pierwszy dokładnie zmierzyć, jak mocno określone mutacje są „preferowane” w procesie tworzenia plemników. W tkankach, które stale się odnawiają, mutacje mogą dać niektórym komórkom przewagę, przez co rozmnażają się one szybciej niż inne. Te identyczne grupy komórek klonalnych rozrastają się i z czasem przeważają liczebnie nad sąsiadami. W większości komórek ciała – w organach, tkance łącznej czy kościach – takie zmiany nie są przekazywane dzieciom. Ale w komórkach rozrodczych, plemnikach i komórkach jajowych, mutacje mogą zostać odziedziczone.

Ile plemników niesie szkodliwe mutacje

Dane pokazały wyraźny związek między wiekiem a ryzykiem genetycznym dla potomstwa. Około 2% plemników u mężczyzn na początku czwartej dekady życia – czyli tuż po trzydziestce – zawierało mutacje mogące powodować choroby. U mężczyzn w wieku od 43 do 74 lat odsetek ten wzrastał do 3-5%. Wśród siedemdziesięciolatków biorących udział w badaniu 4,5% plemników nosiło szkodliwe mutacje.

Co ciekawe, ten wzrost nie wynika wyłącznie z losowych błędów w kopiowaniu DNA, które kumulują się z upływem czasu. Zamiast tego w jądrach działa subtelna forma selekcji naturalnej, która daje pewnym mutacjom przewagę reprodukcyjną. Dzięki temu stają się one liczniejsze podczas tworzenia plemników – to proces, który naukowcy nazywają selekcją klonalną.

Które geny wygrywają w biologicznej rywalizacji

Badacze wskazali 40 genów, które wydają się korzystać z tego procesu. Wiele z nich jest powiązanych z poważnymi zaburzeniami neurorozwojowymi u dzieci oraz z dziedzicznym ryzykiem nowotworów. Trzynaście z tych genów było wcześniej znanych naukowcom, ale nowe badanie pokazuje, że zjawisko dotyczy znacznie szerszej grupy genów związanych ze wzrostem i rozwojem komórek, niż wcześniej sądzono.

Warto podkreślić, że choć liczba plemników niosących szkodliwe mutacje rośnie z wiekiem, nie każda taka mutacja prowadzi do poczęcia czy zdrowej ciąży. Niektóre mogą uniemożliwić zapłodnienie lub prawidłowy rozwój zarodka, inne z kolei mogą być przyczyną poronienia. Potrzeba więcej badań, by określić, jak rosnąca liczba mutacji w spermie przekłada się na rzeczywiste problemy zdrowotne u dzieci.

Mutacje widoczne w DNA dzieci

W uzupełniającym badaniu, również opublikowanym w Nature, naukowcy z Harvard Medical School i Wellcome Sanger Institute przyjrzeli się temu samemu zjawisku z innej perspektywy. Zamiast analizować spermę, badali mutacje już przekazane dzieciom. Zespół przeanalizował DNA ponad 54 tysięcy par rodzic-dziecko oraz 800 tysięcy zdrowych osób. Zidentyfikowali ponad 30 genów, w których mutacje dają plemnikom przewagę konkurencyjną. Wiele z nich pokrywało się z genami zaobserwowanymi bezpośrednio w spermie i również było powiązanych z rzadkimi zaburzeniami rozwojowymi i nowotworami.

Badanie wykazało, że te mutacje mogą zwiększać częstość mutacji w spermie nawet około 500-krotnie. To pomaga wyjaśnić, dlaczego niektóre rzadkie choroby genetyczne pojawiają się u dzieci, mimo że rodzice nie noszą tych mutacji we własnym DNA. Co interesujące, naukowcy zauważyli, że ponieważ te mutacje są częste w spermie, mogą one prowadzić do fałszywie pozytywnych powiązań między genem a chorobą – nie dlatego, że gen rzeczywiście ją powoduje, ale dlatego, że po prostu częściej mutuje. Praca pokazuje, jak selekcja naturalna w spermie może być bezpośrednio obserwowana w DNA dzieci i wpływać na ich szanse odziedziczenia określonych zaburzeń genetycznych.

Co to oznacza dla przyszłych pokoleń

Dr Matthew Neville, pierwszy autor badania z Wellcome Sanger Institute, powiedział: „Spodziewaliśmy się znaleźć pewne dowody na to, że selekcja kształtuje mutacje w spermie. Zaskoczyło nas jednak to, jak bardzo podnosi ona liczbę plemników niosących mutacje związane z poważnymi chorobami”.

Profesor Matt Hurles, dyrektor Wellcome Sanger Institute i współautor badania, dodał: „Nasze odkrycia ujawniają ukryte ryzyko genetyczne, które wzrasta wraz z wiekiem ojca. Niektóre zmiany w DNA nie tylko przetrwają, ale wręcz rozwijają się w jądrach, co oznacza, że ojcowie, którzy poczną dziecko w późniejszym wieku, mogą nieświadomie mieć wyższe ryzyko przekazania szkodliwej mutacji swoim dzieciom”.

Dr Raheleh Rahbari, główna autorka i kierowniczka grupy badawczej w Wellcome Sanger Institute, podsumowała: „Powszechnie zakłada się, że ponieważ linia zarodkowa ma niską częstość mutacji, jest dobrze chroniona. Ale w rzeczywistości męska linia zarodkowa to dynamiczne środowisko, w którym selekcja naturalna może faworyzować szkodliwe mutacje, czasami z konsekwencjami dla następnego pokolenia”.

Ujawniając, jak mutacje powstają i są kształtowane przez selekcję w spermie, naukowcy mają nadzieję na udoskonalenie oceny ryzyka reprodukcyjnego. Chcą też lepiej zrozumieć, jak genetyka, styl życia i środowisko oddziałują na siebie przez pokolenia. To badanie otwiera nowe możliwości badania, w jaki sposób czynniki środowiskowe i związane ze stylem życia mogą wpływać na zdrowie genetyczne przyszłych pokoleń.

Więcej informacji