40 мутацій зробили сперматозоїди егоїстичними. Ці ж мутації збільшили ризик хвороб у нащадків чоловіків старшого віку

Інна Радевич 10 Жовтня Джерело: Nature

Генетики виявили 40 мутацій, які роблять стовбурові клітини, що є попередниками сперматозоїдів, егоїстичними. Через ці мутації стовбурові клітини частіше діляться з утворенням інших стовбурових клітин. На думку науковців, це сприяє накопиченню в сперматозоїдах шкідливих мутацій. Частину цих мутацій уже пов’язали з розвитком розладів аутистичного спектра та навіть раку в дітей, особливо в нащадків чоловіків старшого віку. Дослідження опублікували в журналі Nature.

Як клітини можуть бути егоїстичними?

Теорію про егоїстичні стовбурові клітини розвинули ще у 2003 році. Згідно з нею, стовбурові клітини, що мали б ділитися та дати початок іншим клітинам організму, під впливом мутацій натомість дають початок стовбуровим клітинам. Згодом такі мутації накопичуються експоненційно, адже на місці однієї стовбурової клітини стає дві — і такий процес повторюється багато разів.

Дослідження показали, що таких егоїстичних стовбурових клітин у сім’яниках чоловіків стає більше з віком. Появу таких клітин пов’язали з декількома мутаціями, однак науковці підозрювали, що насправді егоїстичних мутацій може бути набагато більше. Тому дослідники з Інституту Сенгера та Королівського коледжу в Лондоні вирішили вивчити інші мутації, що можуть мати такі прояви.

Що дізналися про загрозу від егоїстичних клітин?

Науковці провели аналіз геному сперматозоїдів і клітин крові 81 добровольця віком від 24 до 75 років. Таким чином їм вдалося порівняти те, які мутації відбуваються саме в сім’яниках і можуть передатися нащадкам через генетичний матеріал у сперматозоїдах, а які відбуваються в решті організму. Під час аналізу дослідники виявили понад 35 тисяч мутацій, пов’язаних саме зі сперматозоїдами, і з’ясували, що ті накопичуються зі швидкістю 1,67 мутації на рік у гаплоїдному геномі. Гаплоїдним називають геном сперматозоїдів і яйцеклітин, адже він має лише по одній хромосомі з кожної пари, тобто загалом 23 хромосоми замість 46.

Із цих мутацій науковці виокремили 40 генів, зокрема 31 невідомий раніше, які залучені в поділі клітин-попередників сперматозоїдів і проходять позитивний відбір, тобто клітини зберігають їх як корисні для свого виживання мутації. Більшість із цих мутацій виявилися пов’язаними з більшим ризиком раку, вад розвитку та розладів аутистичного спектра в дітей. Науковці підрахували, що позитивний відбір таких генів призводить до збільшення ризику появи пов’язаних із хворобами мутацій у два-три рази. Через це близько 3-5 відсотків сперматозоїдів у чоловіків середнього та старшого віку несуть небезпечні для дітей мутації.

Дослідники також проаналізували фактори, що впливають на появу шкідливих мутацій у клітинах крові та сперматозоїдах. Як виявилося, традиційні фактори ризику, такі як паління, вживання алкоголю й ожиріння, що були пов’язаними з мутаціями у клітинах крові, майже не впливали на накопичення мутацій у сперматозоїдах. Це підтверджує попередні уявлення про наявність у сім’яниках бар’єра, який захищає майбутні сперматозоїди від впливу шкідливих факторів довкілля.

Як відкриття про сперматозоїди змінить підхід до запобігання хворобам у дітей?

Досі лікарі називали старший вік матері одним з основних факторів ризику спадкових хвороб. І хоча жінки дійсно можуть передати з яйцеклітиною дітям серйозні геномні порушення, такі як неправильна кількість хромосом, нове дослідження вказує й на хвороби, які можуть з’явитися в дитини через старший вік батька. Тож це відкриття може підштовхнути молодих чоловіків, які ще не планують, зберігати сперматозоїди у спеціальних банках для кріоконсервації клітин, або ж уже в старшому віці проходити скринінг для виявлення шкідливих мутацій у сперматозоїдах.

Що знають про вплив татів на майбутніх дітей

👩‍⚕️ На довгі роки можна зберігати не лише сперматозоїди, але і їхні клітини-попередники. Саме такий підхід обрали лікарі, які були змушені видалити сім’яники в 11-річного хлопчика через рак, і повернули частину клітин йому вже у віці 26 років.

🚬 Куріння чоловіків із раннього віку пов’язали з вищим ризиком порушення здоров’я в їхніх дітей, онуків і правнуків, зокрема з появою надлишкової ваги.

🧬 У Європі один донор сперми передав аж 23 своїм біологічним дітям гени підвищеного ризику рідкісного виду раку. У 10 з них пізніше розвинулася ця хвороба.

🐭 А споживання жирної їжі збільшило в спермі мишей рівень мікроРНК, що можуть призводити до порушення обміну речовин у нащадків. Це може пояснити, чому в чоловіків із надлишковою вагою часто народжуються такі ж діти.