Новые исследования выявили скрытый механизм, из-за которого риск передачи детям опасных генетических изменений увеличивается с возрастом отцов. Ученые обнаружили, что некоторые мутации в сперматозоидах не только случайно накапливаются с годами, но и получают конкурентное преимущество в процессе их производства, становясь все более распространенными, пишет MedicalXpress.
Работа, опубликованная в журнале Nature, проведена исследователями из Института Сангера Уэллкома (Великобритания) совместно с участниками крупнейшего регистра близнецов Великобритании при Лондонском королевском колледже. Ученые с высокой точностью проследили, как вредные изменения ДНК в сперматозоидах мужчин могут увеличиваться с возрастом, и выяснили, что этот процесс — не просто следствие случайных ошибок, а результат своеобразного естественного отбора внутри яичек.
С помощью ультраточного метода секвенирования NanoSeq были проанализированы образцы спермы 81 здорового мужчины в возрасте от 24 до 75 лет. В среднем у мужчин около 30 лет около 2% сперматозоидов несли опасные мутации. У мужчин среднего возраста (43−58 лет) этот показатель повышался до 3−5%, а к 70 годам достигал 4,5%.
Ученые подчеркивают, что рост риска связан не только с накоплением случайных мутаций, но и с тем, что некоторые изменения в генах дают клеткам сперматогенеза преимущество, позволяя мутировавшим клонам вытеснять здоровые клетки.
В ходе анализа были выявлены 40 генов, изменения в которых активно «отбираются» во время производства сперматозоидов. Среди них много генов, связанных с тяжелыми нейроразвивающими расстройствами у детей и повышенным риском наследственных форм рака. Ранее ученые знали о 13 таких генах, но теперь стало ясно, что процесс куда масштабнее и затрагивает широкий спектр ключевых генов, влияющих на рост и развитие клеток.
При этом не все сперматозоиды с мутациями участвуют в оплодотворении — часть таких изменений может приводить к сбоям на ранних стадиях развития эмбриона или к потере беременности. Но общее увеличение их доли с возрастом отцов однозначно повышает вероятность передачи серьезных заболеваний детям.
В параллельном исследовании, также опубликованном в Nature, ученые из Медицинской школы Гарвардского университета и Института Сангера изучили не сперму, а уже переданные детям мутации. Анализ ДНК более 54 тысяч родительско-детских троек и 800 тысяч здоровых людей позволил выявить свыше 30 генов, мутации в которых дают сперматозоидам преимущество. Результаты совпали с наблюдениями в первой работе.
Эти мутации увеличивают вероятность их возникновения примерно в 500 раз, что объясняет, почему некоторые редкие генетические заболевания возникают спонтанно, даже если у родителей таких мутаций нет. Ученые отмечают, что повышенные частоты мутаций в определенных генах могут искажать картину причин заболеваний, создавая ложные ассоциации.
Исследователи считают, что их открытия помогут лучше оценивать риски, связанные с возрастом отцовства, и дадут основу для новых исследований влияния образа жизни и экологии на наследственные риски.