Epigenetika způsobuje různé riziko vzniku nádorů u jednovaječných dvojčat

Jednovaječná dvojčata jsou v mnoha ohledech vskutku jedinečná. Jde o jediné dva jedince, kteří mají zcela shodnou genetickou informaci. Jejich vývojový program je tak zakódován zcela stejně a dvojčata je v dětském, ale i v pozdějším věku, velice obtížné do sebe odlišit. Nejen genetický kód ale rozhoduje o našem životě. Díky různorodým vlivům vnějšího prostředí je každé z dvojčat ovlivňováno mírně odlišnými faktory. Celková shoda tak časem nemusí být tak velká, jak by se mohlo přeci jen zdát. Jednovaječná dvojčata se totiž často liší i sklony k různým chorobá, mimo jiné i k nádorovým onemocněním. Nová studie z pera evropského týmu výzkumníků nám nyní ukazuje, jak mohou změny na epigenetické úrovni způsobit rozdílnou náchylnost jednovaječných dvojčat k rakovině prsu.

Jednovaječná dvojčata představují v lidské reprodukci relativně výjimečnou záležitost. Lidský (ženský) organizmus je fyziologicky předurčen k vývoji pouze jednoho potomka. Dvojčata, ať již jednovaječná, či dvojvaječná, je nutné považovat za určitou abnormalitu (Malan et al., 2006). Dvojvaječná (dizygotní) dvojčata vznikají ze dvou různých zygot, tedy ze dvou vajíček, oplodněných každé jednou spermií. Naopak jednovaječná, respektive monozygotní dvojčata vznikají pouze z jedné zygoty. V časném embryonálním vývoji ovšem došlo k rozdělení vyvíjejícího se embrya a tím pádem ke vzniku dvou samostatných budoucích jedinců (Malan et al., 2006).

Z pohledu genetiky je jasné, že genetický rozdíl mezi dvojvaječnými dvojčaty je stejný, jako mezi jakýmikoliv dvěma dětmi stejných rodičů (obecně sourozenci) a nemusí být ani narozeni ve stejnou dobu. Dvojvaječná dvojčata jsou totiž geneticky odlišná a mohou tedy být, i když nemusí, různého pohlaví. Genetický profil jednovaječných dvojčat je na druhou stranu identický (Czyz et al., 2012). Tím, že vznikají původem z jednoho embrya, respektive zygoty, lze obecně monozygotní dvojčata považovat za víceméně ojedinělý příklad jedinců se zcela shodným genotypem. Mají tudíž i stejné pohlaví. Nicméně ani to nemusí být zcela jednoduché. V úvahu přichází možnost genetických změn (mutací), které se udály až po rozdělení původního embrya. Takže ani tato eventualita není nereálná (Czyz et al., 2012).

Jednovaječná dvojčata jsou každopádně jev velice vzácný, vzácnější než dvojvaječná dvojčata a samozřejmě mnohem vzácnější než jednočetná gravidita (Czyz et al., 2012). Celkově se jednovaječná dvojčata vyskytují asi ve 4 případech na 1000 porodů (Czyz et al., 2012). Ještě vzácnější je výskyt tzv. siamských dvojčat, respektive srostlic. Jednovaječná dvojčata, u kterých došlo k neúplnému rozdělení původního embrya, se vyskytují přibližně s frekvencí 1 případu na 50 000 těhotenství (Chen et al., 2011). Dvojčata mohou být spojena téměř jakoukoliv částí těla a často mají společné i některé vnitřní orgány, což dále snižuje jejich šanci na celkové přežití (Chen et al., 2011).

Vraťme se ale zpátky ke dvojčatům a jejich genetickému profilu. Dvojčata představují z hlediska lidské genetiky unikátní studijní materiál. Jelikož na lidech nelze z pochopitelných důvodů provádět podobné pokusy s cíleným křížením jako u laboratorních zvířat. Vědci si tak vypomáhají tzv. studiemi dvojčat, kdy hodnotí shodnost či naopak rozdílnost znaků, což mohou být právě různé choroby, u obou dvojčat. Shoda v konkrétním znaku u obou dvojčat se odborně označuje jako konkordance, rozdílnost poté jako diskordance (Czyz et al., 2012). Pro dvojčecí studie jsou využitelné oba typy dvojčat. Dvojvaječná dvojčata představují obecně jedince, kteří přišli na svět ze stejného těhotenství a od narození na ně působí stejné vnější faktory, pokud vyrůstají v jedné rodině a jejich výchova se nijak významněji neliší. Hlavním rozdílem dvojvaječných dvojčat je tak jejich genetická výbava. Naopak u jednovaječných dvojčat jsou z počátku nejen stejné faktory vnějšího prostředí, ale i jejich genetická výbava. (Czyz et al., 2012). Zajímavé mohou být také případy, kdy jednovaječná dvojčata z různých důvodů vyrůstají v odlišném prostředí a při shodné genetické výbavě na ně působí různé faktory vnějšího prostředí. Na základě konkordance a diskordance v určitém znaku u vybraných jednovaječných či dvojvaječných dvojčat tak mohou vědci lépe odpovědět na otázku, zda je znak, u něhož prozatím neznáme genetickou podmíněnost, více ovlivněn genetikou či vlivy vnějšího prostředí (Czyz et al., 2012).

Do hry však i u jednovaječných dvojčat může potenciálně vstupovat ještě jeden hráč - epigenetika. Epigenetika je obecné označení pro molekulárně-biologické mechanizmy, které ovlivňují zpracování genetické informace (genovou expresi), aniž by ovlivňovali primární strukturu DNA, tedy sekvenci jednotlivých nukleotidů (Haluskova, 2010). Takovými mechanizmy je například acetylace histonů či metylace dusíkových bází (Haluskova, 2010). Jak ukazuje studie evropského týmu vědců (Heyn et al., 2012), mohou epigenetické vlivy ovlivňovat i rozdílnou predispozici jednovaječných dvojčat k rozvoji karcinomu prsu. Přitom právě karcinom prsu je typ onkologického onemocnění, u kterého je velmi dobře zmapována řada dědičných předpokladů k jeho rozvoji (Njiaju a Olopade, 2012). Často zmiňovanými v této souvislosti jsou známé geny BRCA 1 a BRCA 2 (Njiaju a Olopade, 2012; Heyn et al., 2012). Vědci ale nyní ukázali, že epigenetika může ovlivnit rozvoj nádorového onemocnění různou cestou i osob se stejným genotypem (Heyn et al., 2012). Vědci zkoumali celkem 36 párů jednovaječných dvojčat, z nichž 15 bylo diskordantních pro karcinom prsu. Skrze genetické studie pak vědci objevili gen DOK7, jehož rozdílná metylace (epigenetická změna) byla v souladu s konkordancí/diskordancí pro karcinom prsu (Heyn et al., 2012).

Výsledky této studie ukazují, jak mnoho mohou ovlivňovat epigenetické faktory i v geneticky relativně "jednoznačném" terénu. S epigenetikou je tak třeba do budoucna počítat nejen v oblasti genetického výzkumu, ale i v oblasti klinické diagnostiky, která je prováděna již dnes na pracovištích lékařské genetiky.

Autor: MUDr. Antonín Šípek

Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.

Použité zdroje: 

Medical News Today: An Epigenetic Difference In Twins Could Explain The Different Risk Of Breast Cancer

Originální studie:

Heyn, H., Carmona, F.J., Gomez, A. et al. (2012) DNA methylation profiling in breast cancer discordant identical twins identifies DOK7 as novel epigenetic biomarker. Carcinogenesis. Online first

Literatura:

Czyz, W., Morahan, J.M., Ebers, G.C. et al. (2012) Genetic, environmental and stochastic factors in monozygotic twin discordance with a focus on epigenetic differences. BMC Med. 10(1):93.

Haluskova J. (2010) Epigenetic studies in human diseases. Folia Biol (Praha). 56(3):83-96.

Chen, C.P., Hsu, C.Y., Su, J.W. et al. (2011) Conjoined twins detected in the first trimester: a review. Taiwan J Obstet Gynecol. 50(4):424-31.

Malan, V., Vekemans, M., Turleau, C. (2006) Chimera and other fertilization errors. Clin Genet. 70(5):363-73.

Njiaju, U.O., Olopade, O.I. (2012) Genetic determinants of breast cancer risk: a review of current literature and issues pertaining to clinical application. Breast J. 18(5):436-42.